Bộ xử lý. Mục đích. Đặc điểm chính - Tóm tắt. Khái niệm về kiến trúc, hạt nhân, sửa đổi bộ xử lý. Các thành phần chính của CPU là

Tóm tắt về khoa học máy tính

"CPU"

Tôi đã hoàn thành công việc

Gulak Philip

Tôi đã kiểm tra công việc

Kuyantseva L.M.

n.Tình bạn 2007

Nội dung___________ 1
Giới thiệu ____________2
Bộ xử lý __________3
Tần số đồng hồ, Bus hệ thống, Hệ số nhân _________4 - 5
Loại lõi và công nghệ sản xuất_________6
Sự khác biệt Bộ xử lý Pentium và Celeron, Athlon và Duron __________ 7
Bộ xử lý AMD và nhược điểm của chúng____________8

Giới thiệu

Trong bài luận này, tôi sẽ nói về bộ vi xử lý là gì, lịch sử hình thành bộ vi xử lý, tại sao nó lại cần thiết và bộ xử lý của công ty này khác với công ty khác như thế nào.

CPU

Bộ vi xử lý là thiết bị trung tâm (hoặc tổ hợp các thiết bị) của máy tính (hoặc hệ thống máy tính), thực hiện các phép toán số học và logic do chương trình chuyển đổi thông tin chỉ định, điều khiển quá trình tính toán và điều phối hoạt động của các thiết bị hệ thống (lưu trữ, sắp xếp, đầu vào-đầu ra, chuẩn bị dữ liệu, v.v.). Bộ vi xử lý Intel 4004 đầu tiên được tạo ra vào năm 1971 bởi một nhóm do nhà phát minh tài năng, Tiến sĩ Ted Hopf đứng đầu. Ngày nay tên tuổi của ông đứng cùng với tên tuổi của những nhà phát minh vĩ đại nhất mọi thời đại...Ban đầu, bộ xử lý 4004 được dành cho... máy tính vi mô và được sản xuất theo đơn đặt hàng từ một công ty Nhật Bản. May mắn thay, công ty này đã phá sản và kết quả là sự phát triển đã trở thành tài sản của Intel. Kể từ thời điểm này, kỷ nguyên của máy tính cá nhân bắt đầu. Bộ xử lý Intel ngày nay nhanh hơn mười nghìn lần so với thế hệ trước của chúng! Và bất kỳ chiếc máy tính gia đình nào cũng có sức mạnh và sự “thông minh” gấp nhiều lần so với chiếc máy tính điều khiển chuyến bay của tàu vũ trụ Apollo tới Mặt Trăng. Thoạt nhìn, bộ xử lý được phát triển đơn giản bằng cách công nghệ đặc biệt tinh thể silicon (không phải vô cớ mà nó còn được gọi là “đá”). Tuy nhiên, viên sỏi này chứa nhiều phần tử riêng lẻ - bóng bán dẫn, cùng nhau mang lại cho máy tính khả năng “suy nghĩ”. Chính xác hơn, để tính toán, thực hiện các phép toán nhất định với các con số mà bất kỳ thông tin nào đưa vào máy tính đều được chuyển đổi. Có hàng triệu bóng bán dẫn như vậy trong bất kỳ bộ vi xử lý nào. Bộ xử lý ngày nay không chỉ là một tập hợp các bóng bán dẫn mà còn toàn bộ hệ thống nhiều thiết bị quan trọng. Trên bất kỳ chip xử lý nào đều có:

Chức năng xử lý:

Xử lý dữ liệu bằng chương trình nhất định bằng cách thực hiện các phép tính số học và logic;

Phần mềm điều khiển thiết bị máy tính

Thiết bị điều khiển (CU). Điều phối hoạt động của tất cả các thiết bị khác, thực hiện các chức năng quản lý thiết bị và quản lý các phép tính của máy tính.

Đơn vị logic số học (ALU). Đây là tên của thiết bị dành cho các phép toán số nguyên. Các phép tính toán học, chẳng hạn như cộng, nhân và chia, cũng như các phép toán logic (OR, AND, ASL, ROL, v.v.) được xử lý bằng ALU. Các giao dịch này chiếm phần lớn Mã chương trình trong hầu hết các chương trình. Tất cả các hoạt động trong ALU được thực hiện trong các thanh ghi - các ô được chỉ định đặc biệt của ALU. Một bộ xử lý có thể có nhiều ALU. Mỗi cái có khả năng thực hiện các phép toán số học hoặc logic độc lập với các phép toán khác, cho phép thực hiện nhiều phép toán đồng thời. Một đơn vị logic số học thực hiện các phép toán số học và logic. Các thao tác logic được chia thành hai thao tác đơn giản: “Có” và “Không” (“1” và “0”). Thông thường hai thiết bị này được phân biệt hoàn toàn có điều kiện, chúng không tách biệt về mặt cấu trúc.

AGU (Đơn vị tạo địa chỉ) - thiết bị tạo địa chỉ. Thiết bị này không kém phần quan trọng so với ALU, bởi vì nó chịu trách nhiệm về địa chỉ chính xác khi tải hoặc lưu dữ liệu. Địa chỉ tuyệt đối trong các chương trình chỉ được sử dụng trong một số trường hợp ngoại lệ hiếm hoi. Ngay khi mảng dữ liệu được lấy, địa chỉ gián tiếp được sử dụng trong mã chương trình, khiến AGU hoạt động.

Bộ đồng xử lý toán học (FPU). Bộ xử lý có thể chứa một số bộ đồng xử lý toán học. Mỗi ALU trong số chúng có khả năng thực hiện ít nhất một thao tác dấu phẩy động bất kể các ALU khác đang làm gì. Phương pháp đường ống cho phép một bộ đồng xử lý toán học thực hiện nhiều thao tác cùng một lúc. Bộ đồng xử lý hỗ trợ các phép tính có độ chính xác cao, cả số nguyên và dấu phẩy động, đồng thời chứa một tập hợp các hằng số hữu ích giúp tăng tốc độ tính toán. Bộ đồng xử lý hoạt động song song với bộ xử lý trung tâm, do đó cung cấp hiệu suất cao. Hệ thống thực thi các lệnh của bộ đồng xử lý theo thứ tự chúng xuất hiện trong luồng. Bộ đồng xử lý toán học của cá nhân máy tính IBM PC cho phép anh ta thực hiện các phép tính số học và logarit tốc độ cao, cũng như hàm lượng giác với độ chính xác cao.

Bộ giải mã lệnh (lệnh). Phân tích các hướng dẫn để trích xuất các toán hạng và địa chỉ nơi chứa kết quả. Tiếp theo là một thông báo gửi đến một thiết bị độc lập khác về những gì cần phải làm để thực hiện hướng dẫn. Bộ giải mã cho phép thực hiện đồng thời nhiều lệnh để tải tất cả các thiết bị thực thi.

Bộ nhớ đệm. Bộ nhớ xử lý tốc độ cao đặc biệt. Bộ đệm được sử dụng làm bộ đệm để tăng tốc độ giao tiếp giữa bộ xử lý và RAM, đồng thời lưu trữ các bản sao hướng dẫn và dữ liệu được bộ xử lý sử dụng gần đây. Các giá trị từ bộ đệm được truy xuất trực tiếp mà không cần truy cập vào bộ nhớ chính. Khi nghiên cứu các tính năng của các chương trình, người ta phát hiện ra rằng chúng truy cập vào một số vùng bộ nhớ với tần số khác nhau, cụ thể là: các ô nhớ mà chương trình truy cập gần đây có nhiều khả năng được sử dụng lại nhất. Giả sử rằng bộ vi xử lý có khả năng lưu trữ bản sao của các hướng dẫn này trong bộ nhớ cục bộ của nó. Trong trường hợp này, bộ xử lý sẽ có thể sử dụng bản sao của các hướng dẫn này mỗi lần trong suốt chu kỳ. Bạn sẽ cần truy cập vào bộ nhớ ngay từ đầu. Để lưu trữ những hướng dẫn này bạn cần hoàn toàn khối lượng nhỏ ký ức. Nếu các lệnh đến bộ xử lý đủ nhanh thì bộ vi xử lý sẽ không lãng phí thời gian chờ đợi. Điều này giúp tiết kiệm thời gian làm theo hướng dẫn. Nhưng đối với bộ vi xử lý nhanh nhất thì điều này là chưa đủ. Giải pháp cho vấn đề này là cải thiện việc tổ chức bộ nhớ. Bộ nhớ bên trong bộ vi xử lý có thể hoạt động ở tốc độ của chính bộ xử lý

Bộ đệm cấp một (bộ đệm L1). Bộ nhớ đệm nằm bên trong bộ xử lý. Nó nhanh hơn tất cả các loại bộ nhớ khác nhưng có kích thước nhỏ hơn. Lưu trữ thông tin được sử dụng gần đây nhất có thể được sử dụng khi thực hiện ngắn chu kỳ chương trình.

Bộ đệm cấp hai (bộ đệm L2). Cũng nằm bên trong bộ xử lý. Thông tin được lưu trữ trong đó được sử dụng ít thường xuyên hơn thông tin được lưu trữ trong bộ đệm cấp một, nhưng nó có nhiều dung lượng bộ nhớ hơn. Ngoài ra, bộ xử lý hiện đang sử dụng bộ đệm cấp ba.

Bộ nhớ chính. Kích thước lớn hơn nhiều so với bộ nhớ đệm và chậm hơn nhiều. Bộ nhớ đệm đa cấp cho phép bạn giảm yêu cầu về hiệu suất của bộ vi xử lý mạnh nhất bộ nhớ động. Vì vậy, nếu bạn giảm 30% thời gian truy cập bộ nhớ chính thì hiệu suất của bộ nhớ đệm được thiết kế tốt sẽ chỉ tăng 10-15%. Bộ nhớ đệm, như đã biết, có thể có tác động đáng kể đến hiệu suất của bộ xử lý tùy thuộc vào loại hoạt động đang được thực hiện, nhưng việc tăng bộ nhớ đệm không nhất thiết mang lại sự tăng lên. Tổng hiệu suất hoạt động của bộ xử lý. Tất cả phụ thuộc vào mức độ tối ưu hóa của ứng dụng cấu trúc này và sử dụng bộ đệm, cũng như liệu các phân đoạn chương trình khác nhau có phù hợp hoàn toàn với bộ đệm hay theo từng phần hay không.

Bộ nhớ đệm không chỉ cải thiện hiệu suất của bộ vi xử lý trong quá trình đọc bộ nhớ mà còn có thể lưu trữ các giá trị được bộ xử lý ghi vào bộ nhớ chính; Các giá trị này có thể được ghi sau, khi bộ nhớ chính không bị chiếm dụng. Bộ đệm này được gọi là bộ đệm ghi lại. Khả năng và nguyên tắc hoạt động của nó khác biệt rõ rệt với các đặc điểm của bộ nhớ đệm ghi, chỉ liên quan đến các hoạt động đọc từ bộ nhớ.

Bus là kênh truyền dữ liệu được chia sẻ bởi các đơn vị khác nhau của hệ thống. Bus có thể là một tập hợp các đường dẫn điện trong bảng mạch in, dây được hàn vào các đầu nối của đầu nối mà bảng mạch in được lắp vào hoặc cáp phẳng. Thông tin được truyền trên bus dưới dạng các nhóm bit. Bus có thể có một đường riêng biệt cho mỗi bit của một từ (bus song song) hoặc tất cả các bit của một từ có thể sử dụng một dòng tuần tự theo thời gian (bus nối tiếp). Nhiều thiết bị thu - máy thu - có thể kết nối với bus. Thông thường, dữ liệu trên xe buýt chỉ dành cho một trong số chúng. Sự kết hợp giữa tín hiệu điều khiển và địa chỉ sẽ xác định chính xác cho ai. Logic điều khiển điều khiển các tín hiệu nhấp nháy đặc biệt để báo cho bộ thu biết khi nào nó cần nhận dữ liệu. Người nhận và người gửi có thể là một chiều (nghĩa là họ chỉ có thể truyền hoặc nhận) hoặc hai chiều (nghĩa là họ có thể thực hiện cả hai). Tuy nhiên, bus bộ xử lý nhanh nhất sẽ không giúp ích nhiều nếu bộ nhớ không thể cung cấp dữ liệu ở tốc độ thích hợp.

Các loại lốp:

Xe buýt dữ liệu. Dùng để truyền dữ liệu giữa bộ xử lý và bộ nhớ hoặc bộ xử lý và thiết bị I/O. Dữ liệu này có thể vừa là lệnh từ bộ vi xử lý vừa là thông tin mà nó gửi đến hoặc nhận từ các cổng I/O.
Địa chỉ xe buýt. Được CPU sử dụng để chọn vị trí bộ nhớ hoặc thiết bị I/O mong muốn bằng cách đặt một địa chỉ cụ thể trên bus tương ứng với một trong các vị trí bộ nhớ hoặc một trong các thành phần I/O có trong hệ thống.
Xe buýt điều khiển. Nó truyền các tín hiệu điều khiển dành cho bộ nhớ và các thiết bị đầu vào/đầu ra. Các tín hiệu này cho biết hướng truyền dữ liệu (đến hoặc từ bộ xử lý).

BTB (Bộ đệm mục tiêu nhánh) - bộ đệm mục tiêu nhánh. Bảng này chứa tất cả các địa chỉ mà quá trình chuyển đổi sẽ hoặc có thể được thực hiện. Bộ xử lý Athlon cũng sử dụng bảng lịch sử nhánh (BHT - Bảng lịch sử nhánh), chứa các địa chỉ tại đó các nhánh đã được tạo.

Các thanh ghi là bộ nhớ trong của bộ xử lý. Chúng đại diện cho một số ô nhớ bổ sung chuyên dụng, cũng như phương tiện lưu trữ nội bộ của bộ vi xử lý. Thanh ghi là một thiết bị lưu trữ tạm thời cho dữ liệu, số hoặc hướng dẫn và được sử dụng để hỗ trợ các hoạt động số học, logic và truyền tải. Các mạch điện tử đặc biệt có thể thực hiện một số thao tác trên nội dung của một số thanh ghi. Ví dụ: “cắt” các phần riêng lẻ của lệnh để sử dụng sau hoặc thực hiện các phép tính số học nhất định trên các số. Thành phần chính của thanh ghi là một mạch điện tử gọi là flip-flop, có khả năng lưu trữ một chữ số nhị phân(phóng điện). Thanh ghi là tập hợp các trigger được kết nối với nhau theo một cách nhất định hệ thống chung sự quản lý. Có một số loại thanh ghi, khác nhau về loại hoạt động được thực hiện.

Một số thanh ghi quan trọng có tên riêng, ví dụ:

1. bộ cộng - một thanh ghi ALU liên quan đến việc thực hiện từng thao tác.

2. bộ đếm chương trình - thanh ghi CU, nội dung của nó tương ứng với địa chỉ của lệnh được thực hiện tiếp theo; phục vụ cho việc tự động lựa chọn một chương trình từ các ô nhớ liên tiếp.

3. thanh ghi lệnh - thanh ghi điều khiển để lưu trữ mã lệnh trong khoảng thời gian cần thiết để thực thi lệnh. Một số bit của nó được sử dụng để lưu trữ mã hoạt động, phần còn lại được sử dụng để lưu trữ mã địa chỉ toán hạng.

Tần số đồng hồ.

Tốc độ làm việc – tất nhiên, đây là chỉ số chúng tôi chú ý đầu tiên! Khi chúng ta nói về tốc độ của bộ xử lý, chúng ta muốn nói đến tốc độ xung nhịp của nó. Giá trị này, được đo bằng megahertz (MHz), cho biết bộ xử lý có thể thực hiện bao nhiêu lệnh trong vòng một giây. Tần số xung nhịp được biểu thị bằng một số trong tên của bộ xử lý (ví dụ: Pentium 4-2400, nghĩa là bộ xử lý thế hệ Pentium 4 có tần số xung nhịp 2400 MHz hoặc 2,4 GHz).

Tần số đồng hồ chắc chắn là lớn nhất chỉ số quan trọng tốc độ bộ xử lý. Nhưng xa là duy nhất. Làm cách nào khác chúng ta có thể giải thích sự thật kỳ lạ rằng các bộ xử lý Celeron, Athlon và Pentium 4 hoạt động ở cùng tần số... với ở tốc độ khác nhau?

Đây là lúc các yếu tố mới phát huy tác dụng.

Kích thước bộ xử lý

Dung lượng bit là số bit thông tin tối đa có thể được bộ xử lý xử lý và truyền đồng thời.

Cho đến gần đây, tất cả các bộ xử lý đều là 32-bit (32-bit); độ sâu bit này đã đạt được cách đây 10 năm. Trong một khoảng thời gian dài Họ không thể tăng độ sâu bit vì các chương trình đã được điều chỉnh cho phù hợp với nền tảng 32 bit cũ. Và vì người mua chủ yếu quan tâm đến độ tinh khiết của đồng hồ nên các nhà sản xuất đơn giản là không nhận thấy sự cần thiết phải chuyển đổi như vậy. AMD phát hành bộ xử lý Athlon 64 64-bit đầu tiên vào năm 2003.

Intel đã cầm cự cho đến năm 2005. Tất cả các bộ xử lý Pentium 4 vẫn là 32-bit. Chỉ đến giữa năm, khi các mẫu bộ xử lý dòng Pentium 4 6xx mới xuất hiện trên thị trường, những mẫu đầu tiên đã tích hợp sẵn hỗ trợ cho lệnh 64-bit.

Loại lõi và công nghệ sản xuất

Lõi chính là chip xử lý, bộ phận trực tiếp là “bộ xử lý”. Bản thân tinh thể mô hình hiện đại Nó có kích thước nhỏ và kích thước của bộ xử lý hoàn thiện tăng lên rất nhiều do bao bì và hệ thống dây điện của nó. Tinh thể bộ xử lý có thể được nhìn thấy, ví dụ, trong bộ xử lý Athlon; trong đó nó không được đóng lại. Ở P4, toàn bộ phần trên được giấu dưới bộ tản nhiệt (bộ tản nhiệt này cũng thực hiện chức năng bảo vệ; bản thân tinh thể không mạnh đến thế). Các bộ xử lý dựa trên các lõi khác nhau, có thể nói đây là các bộ xử lý khác nhau, chúng có thể khác nhau về kích thước bộ nhớ đệm, tần số bus, công nghệ sản xuất, v.v. Trong hầu hết các trường hợp, hơn hạt nhân mới hơn, bộ xử lý càng tốt. Một ví dụ là P4, có hai lõi - Willamette và Northwood. Lõi đầu tiên được sản xuất bằng công nghệ 0,18µm và hoạt động độc quyền trên bus 400Mhz. Các mẫu thấp nhất có tần số 1,3GHz, tần số tối đa cho lõi cao hơn một chút so với 2,2GHz. Northwood sau đó đã được thả. Nó đã được chế tạo bằng công nghệ 0,13 micron và hỗ trợ bus 400 và 533 Mhz, đồng thời có dung lượng bộ nhớ đệm tăng lên. Việc chuyển đổi sang lõi mới đã tăng đáng kể hiệu suất và tần suất hoạt động tối đa. Bộ xử lý Junior Northwood có thể được ép xung tốt, nhưng trên thực tế, tiềm năng ép xung của những bộ xử lý này dựa trên quy trình kỹ thuật “tinh tế” hơn.

Sự khác biệt giữa bộ xử lý Pentium và Celeron, Athlon và Duron

Bộ xử lý Celeron là phiên bản bình dân (rút gọn) của bộ xử lý dòng chính tương ứng (năng suất cao hơn nhưng cũng đắt hơn nhiều), dựa trên lõi mà nó được tạo ra. Bộ xử lý Celeron có bộ nhớ đệm L2 ít hơn từ hai đến bốn lần. Chúng cũng có tần số bus hệ thống thấp hơn so với “mẹ” tương ứng của chúng. Bộ xử lý Duron, so với Athlon, có bộ nhớ đệm ít hơn 4 lần và bus hệ thống thấp hơn 200 MHz (266 MHz đối với Applebred), mặc dù cũng có những Athlon “chính thức” với FSB 200 MHz. Trong tương lai gần, Duron trên lõi Morgan sẽ hoàn toàn không còn được bán - việc sản xuất của chúng đã bị ngừng từ lâu. Chúng nên được thay thế bằng Duron trên lõi Applebred, không gì khác hơn là AthlonXP Thoroughbred được cắt bớt trong bộ đệm. Barton được cắt bớt trong bộ đệm cũng đã xuất hiện, lõi của nó được gọi là Thorton. Bạn có thể xem các đặc điểm chính của bộ xử lý trong bảng ở cuối phần tóm tắt. Có những nhiệm vụ trong đó hầu như không có sự khác biệt giữa các nhiệm vụ thông thường và bộ xử lý bị cắt giảm, và trong một số trường hợp, độ trễ khá nghiêm trọng.Tính trung bình, khi so sánh với bộ xử lý không bị cắt giảm có cùng tần số, độ trễ bằng 10-30%.Nhưng bộ xử lý cắt giảm có xu hướng ép xung tốt hơn do dung lượng bộ nhớ đệm nhỏ hơn và rẻ hơn. Tóm lại, nếu sự khác biệt về giá giữa bộ xử lý bình thường và bộ xử lý cấp thấp là đáng kể thì cần phải loại bỏ. Mặc dù cần lưu ý ở đây rằng bộ xử lý Celeron hoạt động rất kém so với P4 chính thức - độ trễ trong một số trường hợp lên tới 50%. Điều này không áp dụng cho bộ xử lý Celeron D, trong đó bộ đệm cấp hai là 256 KB (128 KB ở Celeron thông thường) và độ trễ không còn quá khủng khiếp.

Bộ xử lý AMD

Thứ nhất, với AXP (và Athlon 64), xếp hạng được viết thay vì tần số, tức là, ví dụ: bộ xử lý 2000+ thực sự hoạt động ở tần số 1667Mhz, nhưng xét về hiệu quả hoạt động thì nó tương ứng với Athlon (Thunderbird) 2000Mhz. Nhiệt độ gần đây đã được coi là nhược điểm chính. Nhưng mẫu mã mới nhất(trên lõi Thoroughbred, Barton, v.v.) khả năng tản nhiệt tương đương với Pentium 4, nhưng mới nhất, tại thời điểm viết bài, các mẫu từ Intel (P4 Extreme Edition) đôi khi nóng hơn nhiều. Về độ tin cậy, bộ xử lý hiện nay cũng không thua kém nhiều so với P4, mặc dù chúng không thể bỏ qua các chu kỳ (chạy “không hoạt động”) khi quá nóng nhưng chúng đã có được cảm biến nhiệt tích hợp (mặc dù nó đã xuất hiện trong lõi Palomino, rất ít máy hiện đại bo mạch chủ có thể lấy số đọc từ cảm biến nhiệt độ này). Cần lưu ý ở đây rằng Athlon XP trên lõi Barton đã có chức năng BusDisconnect tương tự - nó “ngắt kết nối” bộ xử lý khỏi bus trong các chu kỳ nhàn rỗi (không hoạt động), nhưng nó hầu như bất lực khi quá nóng do tải tăng - đây là tất cả “Trách nhiệm” được chuyển sang kiểm soát nhiệt bo mạch chủ. Mặc dù “độ bền” của tinh thể (giới hạn áp suất tối đa cho phép) đã tăng lên, nhưng do diện tích lõi giảm nên nó thực sự vẫn giữ nguyên. Vì vậy, xác suất làm cháy/làm hỏng tinh thể tuy đã ít hơn nhưng vẫn tồn tại. Nhưng Athlon 64 cuối cùng đã có chip xử lý được giấu dưới bộ tản nhiệt nên sẽ cực kỳ khó làm hỏng nó. Tất cả các “trục trặc” do AMD gây ra thường là kết quả của việc gỡ cài đặt hoặc cài đặt không chính xác các trình điều khiển phổ thông cho chipset VIA (VIA 4 in 1). Gói dịch vụ) hoặc trình điều khiển chipset từ các nhà sản xuất khác (AMD, SIS, ALi). Bộ xử lý Atholn XP và Pentium 4 hoạt động trong ứng dụng khác nhau rất khác nhau. Ví dụ: trong các phép tính toán học phức tạp (mô hình 3D, chuyên dụng gói toán), lưu trữ, mã hóa ở định dạng MPEG4, P4 thường “đánh bại” AXP. Nhưng có một số chương trình hoạt động tốt hơn với AXP. Về cơ bản đây là những trò chơi. Đối với người dùng bình thường (chơi trò chơi), cần tập trung vào chúng, vì việc mã hóa trong mọi trường hợp đều tốn rất nhiều thời gian và ngược lại, trò chơi cần phải thực hiện tất cả các phép tính càng nhanh càng tốt. Bộ xử lý AXP Barton với bus 400 MHz và bộ xử lý lai mới về cơ bản (bộ xử lý 32 và 64 bit “trong một chai”) K8 đã được phát hành.

Bộ xử lý VIA C3 tốt như thế nào?

Ưu điểm duy nhất của họ là sinh nhiệt thấp. Công suất tiêu tán của chúng là 5-20 Watts so với 40-60 (trung bình) đối với AXP và P4. C3 tương thích với Socket 370 đã lỗi thời (theo Intel), mặc dù không phải với tất cả các bo mạch chủ, ví dụ, lõi Nehemiah mới yêu cầu hỗ trợ Tualatin trên bo mạch. Về tốc độ, chúng kém hơn rất nhiều (lên tới 50%). , đôi khi thậm chí nhiều hơn) đối với những người có bộ xử lý Intel và AMD có tần số tương tự. Ngay cả một số cải tiến như hỗ trợ SSE cũng không mang lại nhiều lợi ích cho họ. Hầu như không có bộ xử lý nào như vậy được bán và tôi không hối tiếc chút nào :).Trong trường hợp bạn cần một chiếc máy chạy êm (bộ xử lý như vậy thường chỉ cần tản nhiệt), tốc độ không quan trọng thì bạn có thể lấy về mặt lý thuyết thì nên ép xung tốt (công nghệ sản xuất khá tiên tiến), nhưng trên thực tế thì điều này không được quan sát - “Biên độ an toàn” nhỏ và thiết kế lõi không hiệu quả ảnh hưởng đến nó.

Siêu phân luồng.

Công nghệ nàyđược thiết kế để tăng hiệu quả xử lý. Intel ước tính rằng hầu hết thời gian, chỉ có 30% tổng số đơn vị thực thi trong bộ xử lý đang chạy. Do đó, nảy sinh ý tưởng bằng cách nào đó sử dụng 70% còn lại (như bạn đã biết, Pentium 4, sử dụng công nghệ này, hoàn toàn không gặp phải tình trạng vượt quá hiệu suất trên mỗi megahertz). Bản chất Siêu phân luồng là trong quá trình thực thi một “luồng” của chương trình, không hoạt động bộ truyền động có thể chuyển sang thực hiện một “luồng” khác của chương trình. Tức là, nó tạo ra một thứ giống như chia một bộ xử lý vật lý thành hai bộ xử lý ảo. Cũng có thể xảy ra trường hợp cố gắng thực hiện đồng thời một số "luồng" sẽ dẫn đến hiệu suất giảm đáng kể. Ví dụ: vì kích thước bộ đệm L2 khá nhỏ nên các luồng hoạt động sẽ cố gắng tải bộ đệm. Có thể cuộc chiến giành bộ nhớ đệm sẽ dẫn đến việc liên tục xóa và tải lại dữ liệu trong đó (do đó, tốc độ sẽ giảm xuống). Để sử dụng công nghệ này, chỉ một bộ xử lý có hỗ trợ Hyper Threading là chưa đủ, bạn cần có sự hỗ trợ từ bo mạch chủ (chipset). Điều rất quan trọng cần nhớ là hiện tại thiếu sự hỗ trợ thông thường cho công nghệ này từ các hệ điều hành và quan trọng nhất là cần phải biên dịch lại và trong một số trường hợp thay đổi thuật toán, ứng dụng để chúng có thể tận dụng tối đa Hyper Threading. . Các thử nghiệm đã chứng minh điều này, thường thì tốc độ không tăng lên, đôi khi hiệu suất thậm chí còn giảm nhẹ. Mặc dù đã có một số ứng dụng trong đó tốc độ tăng lên đáng kể nhờ tối ưu hóa cho HT. Hãy xem điều gì sẽ xảy ra tiếp theo.

Mới đây, vi xử lý mới thuộc họ K8 xuất hiện và “đáp trả” P4 được ra mắt

Extreme Edition (EE), chúng ta có thể nói gì về chúng?

P4 EE thực chất là phiên bản máy chủ của P4 (Xeon trên lõi Gallatin, “được đóng gói” trong mPGA478), có tất cả các ưu điểm của P4 thông thường với FSB 800Mhz, cộng thêm bộ đệm L3 2Mb. Athlon 64 hỗ trợ tính toán 32/64-bit, có bộ đệm L2 1Mb, hỗ trợ SSE2, bộ điều khiển tích hợp cho DDR400 kênh đơn ban đầu, sau đó là kênh đôi DDR400 và tần số FSB thực 200 MHz. Lưu ý rằng tần số FSB trong hệ thống Athlon 64 có ý nghĩa thuần túy hình thức: trên thực tế, nó chỉ đơn giản là tần số của tín hiệu tương ứng với hoạt động của hệ thống. Tần số CPU và các thành phần hệ thống khác. Athlon 64 FX có nguồn gốc từ bộ xử lý máy chủ Operton và khác với Athlon 64 ở chỗ nó được trang bị bộ điều khiển DDR400 đệm (đã đăng ký) kênh đôi. Xu hướng chung là thế này: Athlon 64 3200+ thua P4 3200Mhz khoảng 5% về hiệu suất trung bình, mặc dù cần tính đến tần số bộ xử lý thực tế là khoảng 2GHz, nhưng hóa ra bộ xử lý 2GHz không chỉ phù hợp với bộ xử lý 3,2GHz! Lên trên khoảnh khắc này Bộ xử lý P4 EE và Athlon 64 FX ngang bằng nếu bạn tính trung bình các kết quả thử nghiệm. Và nếu chúng ta so sánh Athlon 64 3200+ với Athlon 3200+ thông thường, thì cái đầu tiên hầu như luôn luôn (ngoại trừ mã hóa mp3 :)) nhanh hơn 10-40%. Và bây giờ một chút về 64-bit. Hiện tại, Athlon 64 thực tế không được sử dụng để hỗ trợ, ứng dụng thực tế Hầu như không có cái nào phù hợp cho người dùng thông thường. Microsoft sắp tung ra hệ điều hành 64-bit phù hợp với người dùng phổ thông. Linux 64-bit hiện tại không phù hợp trong trường hợp này. Điều khó chịu nhất là tất cả các ứng dụng cũng sẽ yêu cầu cải tiến để sử dụng hết “sức mạnh” của bộ xử lý mới.

Tóm tắt về khoa học máy tính

"CPU"

Tôi đã hoàn thành công việc

Gulak Philip

Tôi đã kiểm tra công việc

Kuyantseva L.M.

n.Tình bạn 2007

Nội dung___________ 1
Giới thiệu ____________2
Bộ xử lý __________3
Tần số đồng hồ, Bus hệ thống, Hệ số nhân _________4 - 5
Loại lõi và công nghệ sản xuất_________6
Sự khác biệt giữa bộ xử lý Pentium và Celeron, Athlon và Duron __________ 7
Bộ xử lý AMD và nhược điểm của chúng____________8

Giới thiệu

CPU

Bộ vi xử lý là thiết bị trung tâm (hoặc tổ hợp thiết bị) của máy tính (hoặc hệ thống máy tính), thực hiện các phép toán số học và logic được chỉ định bởi chương trình chuyển đổi thông tin, điều khiển quá trình tính toán và điều phối hoạt động của các thiết bị hệ thống (lưu trữ, sắp xếp, nhập dữ liệu). -xuất, chuẩn bị dữ liệu, v.v.). Bộ vi xử lý Intel 4004 đầu tiên được tạo ra vào năm 1971 bởi một nhóm do nhà phát minh tài năng, Tiến sĩ Ted Hopf đứng đầu. Ngày nay tên tuổi của ông đứng cùng với tên tuổi của những nhà phát minh vĩ đại nhất mọi thời đại...Ban đầu, bộ xử lý 4004 được dành cho... máy tính vi mô và được sản xuất theo đơn đặt hàng từ một công ty Nhật Bản. May mắn thay, công ty này đã phá sản và kết quả là sự phát triển đã trở thành tài sản của Intel. Kể từ thời điểm này, kỷ nguyên của máy tính cá nhân bắt đầu. Bộ xử lý Intel ngày nay nhanh hơn mười nghìn lần so với thế hệ trước của chúng! Và bất kỳ chiếc máy tính gia đình nào cũng có sức mạnh và sự “thông minh” gấp nhiều lần so với chiếc máy tính điều khiển chuyến bay của tàu vũ trụ Apollo tới Mặt Trăng. Thoạt nhìn, bộ xử lý chỉ đơn giản là một tinh thể silicon được phát triển bằng một công nghệ đặc biệt (không phải vô cớ mà nó còn được gọi là “đá”). Tuy nhiên, viên sỏi này chứa nhiều phần tử riêng lẻ - bóng bán dẫn, cùng nhau mang lại cho máy tính khả năng “suy nghĩ”. Chính xác hơn, để tính toán, thực hiện các phép toán nhất định với các con số mà bất kỳ thông tin nào đưa vào máy tính đều được chuyển đổi. Có hàng triệu bóng bán dẫn như vậy trong bất kỳ bộ vi xử lý nào. Bộ xử lý ngày nay không chỉ là một tập hợp các bóng bán dẫn mà là cả một hệ thống gồm nhiều thiết bị quan trọng. Trên bất kỳ chip xử lý nào đều có:

Chức năng xử lý:

Xử lý dữ liệu theo chương trình nhất định bằng cách thực hiện các phép tính số học, logic;

Phần mềm điều khiển thiết bị máy tính

Đơn vị logic số học (ALU). Đây là tên của thiết bị dành cho các phép toán số nguyên. Các phép toán số học như cộng, nhân và chia, cũng như các phép toán logic (OR, AND, ASL, ROL, v.v.) được xử lý bằng ALU. Các hoạt động này chiếm phần lớn mã trong hầu hết các chương trình. Tất cả các hoạt động trong ALU được thực hiện trong các thanh ghi - các ô được chỉ định đặc biệt của ALU. Một bộ xử lý có thể có nhiều ALU. Mỗi cái có khả năng thực hiện các phép toán số học hoặc logic độc lập với các phép toán khác, cho phép thực hiện nhiều phép toán đồng thời. Một đơn vị logic số học thực hiện các phép toán số học và logic. Các thao tác logic được chia thành hai thao tác đơn giản: "Có" và "Không" ("1" và "0"). Thông thường hai thiết bị này được phân biệt hoàn toàn có điều kiện, chúng không tách biệt về mặt cấu trúc.

Bộ đồng xử lý toán học (FPU). Bộ xử lý có thể chứa một số bộ đồng xử lý toán học. Mỗi ALU trong số chúng có khả năng thực hiện ít nhất một thao tác dấu phẩy động bất kể các ALU khác đang làm gì. Phương pháp đường ống cho phép một bộ đồng xử lý toán học thực hiện nhiều thao tác cùng một lúc. Bộ đồng xử lý hỗ trợ các phép tính có độ chính xác cao, cả số nguyên và dấu phẩy động, đồng thời chứa một tập hợp các hằng số hữu ích giúp tăng tốc độ tính toán. Bộ đồng xử lý hoạt động song song với bộ xử lý trung tâm nên mang lại hiệu suất cao. Hệ thống thực thi các lệnh của bộ đồng xử lý theo thứ tự chúng xuất hiện trong luồng. Bộ đồng xử lý toán học của máy tính cá nhân IBM PC cho phép nó thực hiện các phép tính số học và logarit tốc độ cao, cũng như các hàm lượng giác với độ chính xác cao.

Bộ nhớ đệm. Bộ nhớ xử lý tốc độ cao đặc biệt. Bộ đệm được sử dụng làm bộ đệm để tăng tốc độ giao tiếp giữa bộ xử lý và RAM, đồng thời lưu trữ các bản sao hướng dẫn và dữ liệu được bộ xử lý sử dụng gần đây. Các giá trị từ bộ đệm được truy xuất trực tiếp mà không cần truy cập vào bộ nhớ chính. Khi nghiên cứu các tính năng của các chương trình, người ta phát hiện ra rằng chúng truy cập vào một số vùng bộ nhớ với tần số khác nhau, cụ thể là: các ô nhớ mà chương trình truy cập gần đây có nhiều khả năng được sử dụng lại nhất. Giả sử rằng bộ vi xử lý có khả năng lưu trữ bản sao của các hướng dẫn này trong bộ nhớ cục bộ của nó. Trong trường hợp này, bộ xử lý sẽ có thể sử dụng bản sao của các hướng dẫn này mỗi lần trong suốt chu kỳ. Bạn sẽ cần truy cập vào bộ nhớ ngay từ đầu. Cần một lượng bộ nhớ rất nhỏ để lưu trữ các hướng dẫn này. Nếu các lệnh đến bộ xử lý đủ nhanh thì bộ vi xử lý sẽ không lãng phí thời gian chờ đợi. Điều này giúp tiết kiệm thời gian làm theo hướng dẫn. Nhưng đối với bộ vi xử lý nhanh nhất thì điều này là chưa đủ. Giải pháp cho vấn đề này là cải thiện việc tổ chức bộ nhớ. Bộ nhớ bên trong bộ vi xử lý có thể hoạt động ở tốc độ của chính bộ xử lý

Bộ nhớ chính. Kích thước lớn hơn nhiều so với bộ nhớ đệm và chậm hơn nhiều. Bộ nhớ đệm nhiều cấp cho phép bạn giảm yêu cầu về hiệu suất của bộ vi xử lý mạnh nhất cho bộ nhớ động chính. Vì vậy, nếu bạn giảm 30% thời gian truy cập bộ nhớ chính thì hiệu suất của bộ nhớ đệm được thiết kế tốt sẽ chỉ tăng 10-15%. Bộ nhớ đệm, như đã biết, có thể có tác động đáng kể đến hiệu suất bộ xử lý tùy thuộc vào loại hoạt động đang được thực hiện, nhưng việc tăng nó không nhất thiết sẽ tăng hiệu suất tổng thể của bộ xử lý. Tất cả phụ thuộc vào mức độ tối ưu hóa của ứng dụng đối với cấu trúc nhất định và việc sử dụng bộ nhớ đệm cũng như việc các phân đoạn chương trình khác nhau được lưu vào bộ nhớ đệm hoàn toàn hay theo từng đoạn.

Bus là kênh truyền dữ liệu được chia sẻ bởi các đơn vị khác nhau của hệ thống. Bus có thể là một tập hợp các đường dẫn điện trong bảng mạch in, dây được hàn vào các đầu nối của đầu nối mà bảng mạch in được lắp vào hoặc cáp phẳng. Thông tin được truyền trên bus dưới dạng các nhóm bit. Bus có thể có một đường riêng biệt cho mỗi bit của một từ (bus song song) hoặc tất cả các bit của một từ có thể sử dụng một dòng tuần tự theo thời gian (bus nối tiếp). Nhiều thiết bị thu - máy thu - có thể kết nối với bus. Thông thường, dữ liệu trên xe buýt chỉ dành cho một trong số chúng. Sự kết hợp giữa tín hiệu điều khiển và địa chỉ sẽ xác định chính xác cho ai. Logic điều khiển điều khiển các tín hiệu nhấp nháy đặc biệt để báo cho bộ thu biết khi nào nó cần nhận dữ liệu. Người nhận và người gửi có thể là một chiều (nghĩa là họ chỉ có thể truyền hoặc nhận) hoặc hai chiều (nghĩa là họ có thể thực hiện cả hai). Tuy nhiên, bus bộ xử lý nhanh nhất sẽ không giúp ích nhiều nếu bộ nhớ không thể cung cấp dữ liệu ở tốc độ thích hợp.

Các loại lốp:

Xe buýt dữ liệu. Dùng để truyền dữ liệu giữa bộ xử lý và bộ nhớ hoặc bộ xử lý và thiết bị I/O. Dữ liệu này có thể vừa là lệnh từ bộ vi xử lý vừa là thông tin mà nó gửi đến hoặc nhận từ các cổng I/O.
Địa chỉ xe buýt. Được CPU sử dụng để chọn vị trí bộ nhớ hoặc thiết bị I/O mong muốn bằng cách đặt một địa chỉ cụ thể trên bus tương ứng với một trong các vị trí bộ nhớ hoặc một trong các thành phần I/O có trong hệ thống.
Xe buýt điều khiển. Nó truyền các tín hiệu điều khiển dành cho bộ nhớ và các thiết bị đầu vào/đầu ra. Các tín hiệu này cho biết hướng truyền dữ liệu (đến hoặc từ bộ xử lý).

Hiện tại, thật khó để gọi tên những lĩnh vực hoạt động của con người mà thành công không gắn liền với việc sử dụng máy tính. Phạm vi ứng dụng máy tính không ngừng mở rộng, ảnh hưởng đáng kể đến sự phát triển của lực lượng sản xuất trong xã hội chúng ta. Các đặc tính kinh tế và kỹ thuật của máy tính luôn thay đổi, chẳng hạn như tốc độ hoạt động, dung lượng bộ nhớ, độ tin cậy vận hành, chi phí, tính dễ sử dụng, kích thước, điện năng tiêu thụ, v.v. Theo nghĩa rộng, mỗi máy tính được coi như một thiết bị chuyển đổi thông tin. Trong trường hợp này, thông tin được hiểu là những thông tin khác nhau về một số hiện tượng tự nhiên, sự kiện trong đời sống xã hội hoặc các quá trình diễn ra trong thiết bị kỹ thuật. Tất cả các máy tính cá nhân và số lượng ngày càng tăng của hầu hết thiết bị hiện đại hoạt động trên một mạch điện tử đặc biệt gọi là bộ vi xử lý. Nó thường được gọi là máy tính trên chip. Bộ vi xử lý hiện đại là một miếng silicon được nuôi cấy trong điều kiện vô trùng bằng công nghệ đặc biệt.

Trong tác phẩm này, tôi phác thảo những thông tin lý thuyết cơ bản về cấu trúc logic của bộ vi xử lý, mục đích và nguyên lý hoạt động của nó.

Các khái niệm cơ bản
Bộ vi xử lý là phần mềm thiết bị được điều khiển dành cho việc xử lý thông tin số và kiểm soát các quá trình xử lý này, được thực hiện dưới dạng một hoặc nhiều mạch tích hợp với mức độ tích hợp cao của các thành phần điện tử.

Bộ vi xử lý là một bộ vi mạch cần thiết để thực hiện một thiết bị máy tính hoàn chỉnh về chức năng.

Kiến trúc MP là một tập hợp phần cứng, phần sụn và phần mềm xác định các đặc tính kỹ thuật và vận hành.

Hệ thống vi xử lý là một hệ thống được điều khiển và điều khiển hệ thống đo lường, phần tử xử lý của nó là bộ vi xử lý.*

Hệ thống vi xử lý bao gồm một bộ vi xử lý (phần tử trung tâm), có thể được triển khai dưới dạng một VLSI hoặc dưới dạng một bo mạch mà trên đó bộ vi xử lý sẽ được lắp ráp từ các LSI có trong một bộ vi xử lý duy nhất. Bộ vi xử lý MPS thực hiện hai chức năng:

1 - đóng vai trò là thiết bị điều khiển trung tâm

2 - thực hiện chuyển đổi dữ liệu số học-logic.

Bộ nhớ của MPS có cấu trúc phân cấp. Nó được chia thành bên trong (RAM, ROM và bộ nhớ Cache) và bên ngoài (ổ đĩa từ, ổ băng từ, ổ cứng, ổ đĩa mềm).

Thiết bị đầu vào - để truyền thông tin từ bên ngoài sang thanh ghi MP hoặc bộ nhớ (bàn phím, các cảm biến khác nhau)

Thiết bị đầu ra - nhận thông tin từ thanh ghi MP hoặc bộ nhớ MPS.

Tất cả các thiết bị có trong MPS đều có giao diện chuẩn qua đó chúng được kết nối với bus. Giao diện tiêu chuẩn trong tất cả các nút được thể hiện bằng các đường cao tốc sau: MU - đường cao tốc điều khiển, đường cao tốc địa chỉ MA, đường cao tốc MD - dữ liệu.

Trên thực tế, cái mà chúng ta gọi là bộ xử lý ngày nay được gọi chính xác là bộ vi xử lý. Có sự khác biệt và được xác định bởi loại thiết bị và lịch sử phát triển của nó.

Bộ xử lý đầu tiên (Intel 4004) xuất hiện vào năm 1971 năm.

Bên ngoài, nó là một tấm wafer silicon với hàng triệu tỷ (ngày nay) bóng bán dẫn và các kênh để truyền tín hiệu.

Mục đích của bộ xử lý là thực hiện tự động chương trình. Nói cách khác, nó là thành phần chính của bất kỳ máy tính nào.

Thiết bị xử lý

Các thành phần chính của bộ xử lý là đơn vị logic số học(ALU), sổ đăng ký Và thiết bị điều khiển. ALU sẽ thực hiện các phép toán logic và toán học cơ bản. Tất cả các phép tính được thực hiện trong hệ thống số nhị phân. Thiết bị điều khiển xác định tính nhất quán trong hoạt động của các bộ phận của bộ xử lý và giao tiếp của nó với các thiết bị (bên ngoài) khác. Các thanh ghi tạm thời lưu trữ lệnh hiện tại, dữ liệu ban đầu, trung gian và cuối cùng (kết quả tính toán ALU). Kích thước của tất cả các thanh ghi là như nhau.

Bộ đệm dữ liệu và lệnh lưu trữ dữ liệu và lệnh được sử dụng thường xuyên. Truy cập vào bộ đệm nhanh hơn nhiều so với truy cập vào RAM, vì vậy nó càng lớn thì càng tốt.

Mạch xử lý

Hoạt động của bộ xử lý

Bộ xử lý hoạt động dưới sự điều khiển của một chương trình nằm trong bộ nhớ truy cập tạm thời.

(Hoạt động của bộ xử lý phức tạp hơn so với những gì được hiển thị trong sơ đồ trên. Ví dụ: dữ liệu và lệnh không vào bộ nhớ đệm ngay lập tức từ RAM mà thông qua một đơn vị tìm nạp trước, đơn vị này không được hiển thị trong sơ đồ. Cũng không được hiển thị là bộ giải mã, chuyển đổi dữ liệu và lệnh thành dạng nhị phân, chỉ sau đó bộ xử lý mới có thể làm việc với chúng.)

Đơn vị điều khiển, trong số những thứ khác, chịu trách nhiệm gọi lệnh tiếp theo và xác định loại của nó.

Đơn vị logic số học, sau khi nhận được dữ liệu và lệnh, thực hiện thao tác đã chỉ định và ghi kết quả vào một trong các thanh ghi trống.

Đội hiện tại đang ở trong khu vực được chỉ định đặc biệt thanh ghi lệnh. Trong quá trình làm việc với lệnh hiện tại, giá trị của cái gọi là bộ đếm chương trình, bây giờ trỏ đến lệnh tiếp theo(tất nhiên trừ khi có lệnh nhảy hoặc dừng).

Thông thường, một lệnh được biểu diễn dưới dạng cấu trúc bao gồm bản ghi hoạt động (sẽ được thực hiện) và địa chỉ của các ô dữ liệu nguồn cũng như kết quả. Tại các địa chỉ được chỉ định trong lệnh, dữ liệu được lấy và đặt trong các thanh ghi thông thường (theo nghĩa không phải trong thanh ghi lệnh), kết quả thu được trước tiên cũng xuất hiện trong thanh ghi và chỉ sau đó mới di chuyển đến địa chỉ được chỉ định trong lệnh.

Thông số kỹ thuật của bộ xử lý

Tần số đồng hồ Bộ xử lý ngày nay được đo bằng gigahertz (GHz), trước đây được đo bằng megahertz (MHz). 1 MHz = 1 triệu chu kỳ xung nhịp mỗi giây.

Bộ xử lý “giao tiếp” với các thiết bị khác (RAM) bằng cách sử dụng Bus dữ liệu, địa chỉ và điều khiển. Độ rộng bus luôn là bội số của 8 (rõ ràng là tại sao, nếu chúng ta đang xử lý byte) và có thể thay đổi trong quá trình phát triển lịch sử Thiết bị máy tính và khác nhau đối với mô hình khác nhau, và cũng không giống nhau đối với bus dữ liệu và bus địa chỉ.

Bộ xử lý trung tâm là bộ não và trái tim của máy tính

Bản thân trình xử lý văn bản có nguồn gốc từ động từ tiếng Anh là tiến trình, khi dịch sang tiếng Nga sẽ phát âm giống như tiến trình. TRONG Sự hiểu biết chung, thuật ngữ này đề cập đến một thiết bị hoặc bộ chương trình được sử dụng để thực hiện các hoạt động tính toán hoặc xử lý một mảng hoặc quy trình dữ liệu.

Trong máy tính cá nhân, bộ xử lý thực hiện chức năng của “bộ não”, là vi mạch chính cần thiết để hoạt động không bị gián đoạn và vận hành chính xác MÁY TÍNH. Dưới Kiểm soát CPU Tất cả các thiết bị bên trong và ngoại vi đều được định vị.

CHO THÔNG TIN CỦA BẠN:

rất thường xuyên bộ xử lý được chỉ định viết tắt tiếng anh CPU. Đây là viết tắt của Đơn vị xử lý trung tâm, hoặc đơn vị xử lý trung tâm.

Bên ngoài, bộ xử lý là một bảng vuông nhỏ, phần trên được phủ một lớp vỏ kim loại dùng để bảo vệ chip, còn mặt dưới có nhiều điểm tiếp xúc. Ở phía này, bộ xử lý được lắp vào một đầu nối hoặc ổ cắm đặc biệt nằm trên bo mạch chủ. CPU, hay bộ xử lý trung tâm, là bộ phận quan trọng nhất của máy tính hiện đại. Nếu không có lệnh do CPU đưa ra, không một thao tác nào, thậm chí là thao tác đơn giản nhất, có thể được thực hiện, chẳng hạn như cộng hai số hoặc ghi một byte thông tin.

Bộ xử lý hoạt động như thế nào

Nguyên lý hoạt động của bộ xử lý là xử lý tuần tự các hoạt động khác nhau. Chúng xảy ra rất nhanh, những cái chính là:

Khi bắt đầu bất kỳ quá trình nào liên quan đến việc thực thi mã chương trình, bộ điều khiển CPU sẽ truy xuất tất cả dữ liệu cần thiết và một tập hợp các toán hạng cần thiết để thực thi. Điều này sau đó được gửi đến bộ nhớ đệm hoặc bộ nhớ đệm.
Khi thoát khỏi bộ đệm, toàn bộ luồng thông tin được chia thành hai loại - hướng dẫn và giá trị. Chúng được chuyển hướng đến các vị trí bộ nhớ thích hợp được gọi là các thanh ghi. Loại đầu tiên được đặt trong các thanh ghi lệnh, loại thứ hai trong các thanh ghi dữ liệu.
Thông tin nằm trong các thanh ghi bộ nhớ được xử lý bởi một đơn vị logic số học. Nó là một trong những bộ phận của CPU cần thiết để thực hiện các phép toán số học và logic.
Kết quả tính toán được chia thành hai luồng - đã hoàn thành và chưa hoàn thành, lần lượt sẽ được gửi trở lại bộ nhớ đệm.
Sau khi hoàn thành chu trình tính toán, kết quả cuối cùng sẽ được ghi vào RAM. Điều này là cần thiết để giải phóng không gian trong bộ đệm, cần thiết cho các hoạt động tính toán mới. Khi bộ đệm đầy, tất cả các tiến trình không hoạt động sẽ được chuyển sang RAM hoặc vào Mức độ thấp hơn.

CHO THÔNG TIN CỦA BẠN:

bộ nhớ đệm hầu như được chia thành hai phần - phần dưới và phần cấp cao nhất. Quy trình hoạt động nằm ở “tầng” trên cùng và các hoạt động không quan trọng sẽ được chuyển xuống tầng dưới cùng. Nếu cần thiết, các lớp thông tin thấp hơn sẽ được hệ thống sử dụng; thời gian còn lại dữ liệu sẽ không được sử dụng. Cách tiếp cận này cho phép bộ xử lý sử dụng tất cả tài nguyên cho hoạt động hiện tại.

Sơ đồ hoạt động đơn giản hóa bộ xử lý trung tâm

Bộ xử lý bao gồm những gì?

Để hiểu cách hoạt động của CPU, bạn cần hiểu nó bao gồm những bộ phận nào. Các thành phần chính của bộ xử lý là:

Bìa trên, là một tấm kim loại thực hiện chức năng bảo vệ các vật dụng bên trong và tản nhiệt.
Pha lê. Đây là nhiều nhất một phần quan trọng CPU. Tinh thể được làm bằng silicon và chứa một số lượng lớn các vi mạch nhỏ.
Chất nền textolite, đóng vai trò như một bảng liên lạc. Tất cả các bộ phận của CPU đều được gắn vào nó và các điểm tiếp xúc được đặt qua đó xảy ra tương tác với phần còn lại của hệ thống.

Khi gắn nắp trên sử dụng keo dán có khả năng chịu va đập nhiệt độ cao và keo tản nhiệt được sử dụng để loại bỏ khoảng trống bên trong bộ xử lý đã lắp ráp. Sau khi đông đặc, nó tạo thành một loại "cầu nối", cần thiết để đảm bảo dòng nhiệt thoát ra từ tinh thể.

Các bộ phận chính của CPU - vỏ, khuôn và miếng đệm

Lõi bộ xử lý là gì

Nếu bản thân bộ xử lý trung tâm có thể được gọi là “bộ não” của máy tính thì lõi được coi là bộ phận chính của chính CPU. Lõi là một tập hợp các con chip nằm trên một miếng silicon, kích thước của nó không vượt quá một cm vuông. Bộ sưu tập kính hiển vi phần tử logic, qua đó nguyên tắc hoạt động được thực hiện, được gọi là kiến trúc.

Một vài chi tiết kỹ thuật: trong các bộ xử lý hiện đại, lõi được gắn vào nền tảng chip bằng hệ thống “flip-chip”; các khớp như vậy cung cấp mật độ kết nối tối đa.

Mỗi lõi bao gồm một số khối chức năng nhất định:

khối ngắt, điều cần thiết cho chuyển đổi nhanh giữa các nhiệm vụ;
đơn vị tạo lệnh chịu trách nhiệm nhận và gửi lệnh để xử lý tiếp theo;
khối giải mã, cần thiết để xử lý các lệnh đến và xác định các hành động cần thiết cho việc này;
khối điều khiển, chịu trách nhiệm truyền các lệnh đã xử lý đến các bộ phận chức năng khác và điều phối tải;
những cái cuối cùng là thực hiện và lưu khối.

Lõi bộ xử lý là bo mạch nhỏ nhất chứa các phần tử làm việc

Ổ cắm bộ xử lý là gì

Thuật ngữ ổ cắm được dịch từ bằng tiếng Anh là "ổ cắm" hoặc "đầu nối". Đối với máy tính cá nhân, thuật ngữ này đồng thời đề cập trực tiếp đến bo mạch chủ và bộ xử lý. Ổ cắm là nơi gắn CPU. Chúng khác nhau về các đặc điểm như kích thước, số lượng và loại tiếp điểm cũng như tính năng lắp đặt làm mát.

Hai nhà sản xuất bộ xử lý lớn nhất - Intel và AMD - đang tiến hành một cuộc chiến tiếp thị lâu dài, mỗi nhà cung cấp ổ cắm riêng, chỉ phù hợp với CPU do họ sản xuất. Số trong nhãn của một ổ cắm cụ thể, ví dụ: LGA 775, cho biết số lượng tiếp điểm hoặc chân. Ngoài ra, về mặt công nghệ, các ổ cắm có thể khác nhau:

sự hiện diện của bộ điều khiển bổ sung;
khả năng hỗ trợ công nghệ lõi đồ họa bộ xử lý;
năng suất.

Ổ cắm cũng có thể ảnh hưởng đến các thông số vận hành máy tính sau:

loại RAM được hỗ trợ;
Tần số xe buýt FSB;
gián tiếp trên phiên bản PCI-e và đầu nối SATA.

Cần phải tạo một ổ cắm đặc biệt để gắn bộ xử lý trung tâm để người dùng có thể nâng cấp hệ thống và thay đổi CPU trong trường hợp nó bị lỗi.

Ổ cắm bộ xử lý là ổ cắm để cài đặt nó trên bo mạch chủ

Lõi đồ họa trong bộ xử lý: nó là gì?

Một trong những bộ phận của CPU, ngoài lõi chính, có thể GPU. Nó là gì và tại sao việc sử dụng thành phần như vậy lại cần thiết? Cần lưu ý ngay rằng việc tích hợp lõi đồ họa là không bắt buộc và không có trong mọi bộ xử lý. Thiết bị này được yêu cầu thực hiện các chức năng chính của CPU như một giải pháp nhiệm vụ tính toán, cũng như hỗ trợ đồ họa.

CHO THÔNG TIN CỦA BẠN:

Đôi khi bạn có thể thấy chữ viết tắt IGP, viết tắt của Bộ xử lý đồ họa tích hợp hoặc bộ xử lý đồ họa tích hợp. Điều này có nghĩa là chiếc PC cụ thể này sử dụng giải pháp tương tự và card màn hình rời có thể vắng mặt hoàn toàn.

Lý do tại sao các nhà sản xuất sử dụng công nghệ để kết hợp hai chức năng trong một lõi là:

giảm mức tiêu thụ điện năng vì các thiết bị nhỏ hơn yêu cầu ít điện năng và chi phí làm mát hơn;
sự nhỏ gọn;
giảm chi phí.

Việc sử dụng đồ họa tích hợp hoặc tích hợp thường thấy nhất trong máy tính xách tay hoặc PC giá rẻ dành cho công việc văn phòng, nơi không có yêu cầu đồ họa quá mức.

Lõi đồ họa là bộ đồng xử lý đồ họa nằm trên CPU.

Các khái niệm cơ bản về bộ xử lý trong khoa học máy tính

Chủ đề trong bộ xử lý là gì

Một luồng thực thi trong CPU là đơn vị xử lý nhỏ nhất được hạt nhân gán, cần thiết để phân tách mã và ngữ cảnh của quá trình thực thi. Có thể có nhiều tiến trình đồng thời sử dụng tài nguyên CPU. Có một sự phát triển ban đầu từ Intel, bắt đầu được sử dụng trong các mẫu bắt đầu bằng bộ xử lý Lõi Intel i3, được gọi là Siêu phân luồng. Đây là công nghệ chia lõi vật lý thành hai lõi logic. Vì vậy, hệ điều hành tạo ra thêm khả năng tính toán và tăng lưu lượng. Hóa ra, chỉ riêng số lượng lõi sẽ không có ý nghĩa quyết định, vì trong một số trường hợp, máy tính có 4 lõi sẽ có hiệu năng kém hơn so với những máy chỉ có 2 lõi.

Số lượng chủ đề có thể được xem thông qua trình quản lý tác vụ

Quy trình kỹ thuật trong bộ xử lý là gì?

Trong khoa học máy tính, công nghệ xử lý đề cập đến kích thước của bóng bán dẫn được sử dụng trong lõi máy tính. Quá trình sản xuất CPU diễn ra bằng phương pháp quang khắc, khi các bóng bán dẫn được khắc từ một tinh thể được phủ một lớp màng điện môi dưới tác động của ánh sáng. Thiết bị quang học được sử dụng có chỉ báo như độ phân giải. Đây là điều sẽ xảy ra Quy trình công nghệ. Nó càng cao thì càng có nhiều bóng bán dẫn có thể lắp trên một con chip.

Việc giảm kích thước tinh thể được tạo điều kiện bởi:

giảm sinh nhiệt và tiêu thụ năng lượng;
hiệu suất, bởi vì khi lưu Kích thước vật lý tinh thể, có thể đặt số lượng lớn hơn các phần tử làm việc trên đó.

Đơn vị đo của quá trình này là nanomet (10-9). Hầu hết các bộ xử lý hiện đại đều được sản xuất bằng công nghệ xử lý 22 nm.

CHO THÔNG TIN CỦA BẠN:

Một ví dụ là bộ xử lý Intel Core i7, với kích thước tinh thể 160 mm, chứa 1,4 tỷ phần tử làm việc.

Quy trình kỹ thuật là sự gia tăng số lượng các phần tử làm việc của bộ xử lý trong khi vẫn duy trì kích thước của nó

Ảo hóa CPU là gì

Cơ sở của phương pháp này là chia CPU thành phần khách và phần giám sát. Nếu cần chuyển đổi từ máy chủ sang hệ điều hành khách thì bộ xử lý sẽ tự động thực hiện thao tác này, chỉ hiển thị những giá trị đăng ký cần thiết để hoạt động ổn định. Vì hệ điều hành khách giao tiếp trực tiếp với bộ xử lý nên công việc máy ảo sẽ nhanh hơn nhiều.

Bạn có thể kích hoạt ảo hóa trong cài đặt BIOS. Hầu hết các bo mạch chủ và bộ xử lý của AMD không hỗ trợ công nghệ tạo máy ảo bằng phương pháp phần cứng. Ở đây các phương pháp phần mềm hỗ trợ người dùng.

Ảo hóa được kích hoạt trong BIOS

Thanh ghi bộ xử lý là gì

Thanh ghi bộ xử lý là bộ đặc biệtđiện tử sơ đồ điện, liên quan đến bộ nhớ cực nhanh, được CPU yêu cầu để lưu trữ kết quả của các hoạt động trung gian. Mỗi bộ xử lý chứa rất nhiều thanh ghi, hầu hết trong số đó người lập trình không thể truy cập được và được dành riêng để thực thi các chức năng hạt nhân cơ bản. Có những cái chung và mục đích đặc biệt. Nhóm đầu tiên có sẵn để truy cập, nhóm thứ hai được sử dụng bởi chính bộ xử lý. Do tốc độ tương tác với các thanh ghi CPU cao hơn tốc độ truy cập trong RAM nên chúng được các lập trình viên tích cực sử dụng để viết các sản phẩm phần mềm.

Thanh ghi bộ xử lý

Đặc tính kỹ thuật chính của bộ xử lý

Tốc độ xung nhịp của bộ xử lý là gì

Nhiều người dùng đã từng nghe đến khái niệm tần số xung nhịp nhưng không phải ai cũng hiểu rõ nó là gì. Nói bằng ngôn ngữ đơn giản, là số thao tác mà CPU có thể thực hiện trong 1 giây. Quy tắc ở đây là tốc độ xung nhịp càng cao thì máy tính càng hoạt động hiệu quả.

Đơn vị đo tần số đồng hồ là Hertz, tức là ý nghĩa vật lý là sự hiển thị số lượng dao động trong một khoảng thời gian nhất định. Sự hình thành dao động của đồng hồ xảy ra do tác động của tinh thể thạch anh, nằm trong bộ cộng hưởng đồng hồ. Sau khi đặt điện áp vào, dao động xảy ra dòng điện. Chúng được truyền đến một máy phát điện, máy này chuyển đổi chúng thành các xung được gửi đến các bus dữ liệu. Tốc độ xung nhịp của bộ xử lý không phải là đặc điểm duy nhất để đánh giá tốc độ của PC. Bạn cũng cần tính đến số lượng lõi và dung lượng bộ nhớ đệm.

Bạn có thể xem tần số xung nhịp trong BIOS hoặc sử dụng phần mềm đặc biệt

Kích thước bit của bộ xử lý là gì?

Mọi người dùng hệ điều hành Windows, khi cài đặt các chương trình mới, đều phải đối mặt với việc chọn phiên bản phù hợp với kích thước bit của hệ thống. Dung lượng bit của CPU là gì? Nói một cách đơn giản, đây là một chỉ báo, hay còn gọi là từ máy, cho biết CPU xử lý bao nhiêu bit thông tin trong một chu kỳ xung nhịp. Trong các bộ xử lý hiện đại, con số này có thể là bội số của 32 hoặc 64.

CHO THÔNG TIN CỦA BẠN:

đối với người dùng trung bình, độ sâu bit sẽ quyết định âm lượng tối đa RAM được bộ xử lý hỗ trợ. Đối với 32 bit, đây là 4 GB và đối với 64 bit, giới hạn trên đã là 16 TB.

Độ sâu bit có thể là 32 hoặc 64 bit

Điều tiết CPU là gì?

Throttling hay còn gọi là điều tiết là một cơ chế bảo vệ được sử dụng để ngăn CPU quá nóng hoặc gây ra lỗi phần cứng trong quá trình hoạt động. Chức năng này được kích hoạt theo mặc định và được kích hoạt khi nhiệt độ tăng lên đến điểm tới hạn, được đặt cho mỗi nhiệt độ. mô hình cụ thể Nhà sản xuất CPU. Việc bảo vệ được thực hiện bằng cách giảm hiệu suất kernel. Khi nhiệt độ trở lại bình thường, chức năng này sẽ tự động tắt. Có thể thay đổi mạnh mẽ các thông số điều chỉnh thông qua BIOS. Nó được sử dụng tích cực bởi những người ép xung CPU hoặc những người ép xung, nhưng đối với người dùng đơn giản Những thay đổi như vậy có thể dẫn đến hư hỏng PC.

Nếu vượt quá nhiệt độ cho phép CPU tự động bật hệ thống bảo vệ hoặc điều tiết

Nhiệt độ CPU và card màn hình

Khi lõi và các thành phần khác của CPU hoạt động, một lượng nhiệt lớn được tạo ra, đó là lý do tại sao các máy tính hiện đại sử dụng hệ thống làm mát mạnh mẽ cho cả bộ xử lý trung tâm và các thành phần chính của bo mạch chủ. Các chương trình đòi hỏi tích cực sử dụng sức mạnh của CPU và card màn hình (thường là trò chơi) sẽ tải bộ xử lý, dẫn đến nhiệt độ tăng nhanh. Trong trường hợp này, điều chỉnh được kích hoạt. Nhiều nhà sản xuất card màn hình khẳng định rằng sản phẩm của họ có thể hoạt động bình thường ngay cả ở nhiệt độ 100°C. Trên thực tế, nhiệt độ tối đa sẽ là nhiệt độ được ghi trong tài liệu kỹ thuật.

CHO THÔNG TIN CỦA BẠN:

card màn hình và bộ xử lý mạnh mẽ hoạt động ở tốc độ cao tốc độ đồng hồ, dẫn đến sinh nhiệt lớn hơn. Vì vậy, họ yêu cầu làm mát được cải thiện.

Bạn có thể kiểm soát nhiệt độ một cách độc lập bằng phần mềm giám sát đặc biệt (AIDA64, GPU Temp, Speccy). Nếu có hiện tượng chậm lại khi làm việc hoặc chơi, điều đó có nghĩa là nhiệt độ rất có thể đã tăng đến mức tới hạn và tính năng bảo vệ đã tự động kích hoạt.

Bạn có thể theo dõi độc lập nhiệt độ của CPU và card màn hình bằng phần mềm đặc biệt

Turbo boost trong bộ xử lý là gì?

Turbo Boost là một công nghệ được cấp bằng sáng chế của Intel được sử dụng trong bộ xử lý Intel Core i5 và i7 của ba thế hệ đầu tiên. Nó được sử dụng để tăng tốc phần cứng CPU trong một thời gian nhất định. Sử dụng công nghệ, quy trình ép xung được thực hiện có tính đến tất cả thông số quan trọng– dòng điện, nhiệt độ, điện áp, trạng thái OS nên hoàn toàn an toàn cho máy tính. Việc tăng tốc độ xử lý chỉ là tạm thời và sẽ phụ thuộc vào loại tải, số lõi và cấu hình nền tảng. Ngoài ra, cần lưu ý rằng công nghệ này chỉ được hỗ trợ các hệ điều hành Windows 7 và 8.

Công nghệ độc quyền của Intel cho phép bạn tạm thời cải thiện hiệu suất máy tính

Các loại bộ xử lý

Tổng cộng, người ta thường phân biệt 5 loại bộ xử lý chính trong máy tính:

Đệm. Đây là bộ đồng xử lý được yêu cầu để xử lý trước thông tin giữa thiết bị ngoại vi và CPU.
Bộ tiền xử lý. Về cốt lõi, đây là bộ xử lý tương tự như bộ xử lý trước, mục đích của nó là xử lý dữ liệu trung gian.
CISC. CPU được phát hành của Intel, khác với thông thường ở chỗ có nhiều lệnh hơn.
RISC. Một phiên bản thay thế của CISC với số lượng lệnh giảm. Hầu hết các nhà sản xuất bộ xử lý lớn đều nghiên cứu sự kết hợp của hai loại (CISC và RISC), điều này sẽ làm tăng sức mạnh và tốc độ của lõi.
bản sao. Đây là những bộ xử lý được sản xuất bởi các nhà sản xuất nhỏ theo giấy phép hoặc vi phạm bản quyền hoàn toàn.

Các mô hình và nhà sản xuất phổ biến nhất

Thị trường bộ vi xử lý được chia thành hai nhà sản xuất lớn– Intel và AMD, vốn đã ở trong một cuộc đấu tranh không thể hòa giải trong suốt thời gian tồn tại của họ. Mỗi công ty cung cấp riêng của mình giải pháp làm sẵn. Việc lựa chọn một mô hình cụ thể là một quyết định chủ quan người dùng cuối, vì mỗi nhà sản xuất cung cấp phạm vi rộng mô hình có cả hai tùy chọn ngân sách và CPU chơi game hàng đầu.

Phổ biến nhất trong dòng bộ xử lý của Intel đã trở thành mô hình Intel Cốt lõi i3, i5 và i7. Tùy thuộc vào sửa đổi, chúng có thể được sử dụng cả trong PC chơi game và máy văn phòng. Bộ xử lý dòng AMD của AMD được coi là một trong những bộ xử lý tốt nhất, thể hiện các chỉ số hiệu suất tốt. Bộ truyện Athlon vẫn được tìm thấy nhưng đã được coi là kho lưu trữ. Thích hợp cho người dùng không đòi hỏi Bộ xử lý AMD Một loạt.

AMD và Intel là hai hãng mạnh nhất các công ty lớnđể sản xuất bộ vi xử lý

Mở rộng quy mô CPU là gì?

Cạo CPU là quá trình tháo nắp để thay keo tản nhiệt. Thực hiện quy trình này là một trong những thành phần của việc ép xung hoặc có thể được yêu cầu để giảm tải cho phần cứng CPU.

Bản thân thủ tục này bao gồm:

tháo nắp;
loại bỏ keo tản nhiệt cũ;
làm sạch tinh thể;
bôi một lớp keo tản nhiệt mới;
đóng nắp.

Khi thực hiện quy trình, bạn nên tính đến thực tế là một chuyển động sai có thể dẫn đến hỏng bộ xử lý. Vì vậy, tốt hơn là giao phó sự kiện này cho các chuyên gia. Nếu cuối cùng bạn đã đưa ra quyết định thực hiện lột da tại nhà thì chúng tôi có thể khuyên bạn nên mua một thiết bị đặc biệt ở dạng kẹp cho CPU, điều này sẽ giúp tháo nắp dễ dàng hơn mà không làm hỏng mặt kính.

Cạo CPU là quá trình mở nắp để thay keo tản nhiệt.

Cách ép xung bộ xử lý

Ép xung hoặc ép xung bộ xử lý trung tâm có thể được khuyến khích nếu bạn có thiết bị lỗi thời và thiếu tiền để mua một viên đá mới. Thông thường, quy trình này cho phép tăng năng suất từ 10 đến 20%. Có hai phương pháp ép xung - bằng cách tăng tần số FSB hoặc tăng hệ số nhân bộ xử lý. Máy tính hiện đại, Qua nguyên tắc chung, đi kèm với một hệ số nhân bị khóa, vì vậy cách dễ tiếp cận nhất là thay đổi tần số bus hệ thống.

Việc ép xung bộ xử lý được thực hiện bằng cách tăng tần số bus hoặc hệ số nhân bộ xử lý

Mẹo ép xung cơ bản:

Không nên chạm vào sức mạnh cốt lõi mà không có kinh nghiệm.
Việc tăng tần số phải được thực hiện theo từng giai đoạn, mỗi lần tăng không quá 100 MHz.
Theo dõi nhiệt độ, vì nhiệt sinh ra tăng khi tần số tăng.
Khi quyết định tăng nguồn điện lõi, bước này là 0,05V, trong khi giới hạn tối đa không được vượt quá 0,3V, nếu không sẽ có khả năng cao là CPU sẽ bị hỏng.
Sau mỗi lần tăng, cần phải kiểm tra độ ổn định. Ở những lần thất bại đầu tiên, việc ép xung phải được dừng lại.

CHO THÔNG TIN CỦA BẠN:

nếu khi đạt tới tần số tối đaĐược Quan sát công việc ổn định, nhưng nóng quá mức, trong trường hợp này cần nghiên cứu đầy đủ hoạt động của hệ thống làm mát PC.

Bạn có thể đơn giản hóa quá trình ép xung bằng cách sử dụng chương trình đặc biệt, kiểm soát độc lập các thông số chính bị ảnh hưởng bởi việc ép xung.

Bộ xử lý là trái tim của PC của bạn. Đây là nơi tất cả các quy trình của máy được quản lý. Chất lượng của toàn bộ máy tính phụ thuộc vào hiệu quả hoạt động của bộ phận này. Điều này có nghĩa là sự tự tin và an tâm của bạn phụ thuộc hoàn toàn vào việc lựa chọn phần cứng chất lượng cao cho máy tính của mình.

Nếu bạn có thắc mắc với các chuyên gia của chúng tôi, bạn có thể để lại câu hỏi bên dưới.