Ma már szinte minden háztartásban van számítógép. Enélkül nehéz elképzelni a mai életet. Információk keresése, hírek és időjárás figyelése, áruk, filmek és programok vásárlása és eladása – mindez otthonról való távozás és különösebb erőfeszítés nélkül is megtehető. Csak annyit kell tennie, hogy bekapcsolja a számítógépet, és böngészhet az interneten.
De kevesen gondolnak arra, hogy mi az a számítógép, amellyel gyorsan megkaphatja az összes szükséges információt. A számítógép egyik fő alkotóeleme a processzor. A CPU működésének megértésével sok új dolgot tisztázhat.
Mi az a CPU?
A CPU, vagy ahogy a számítástechnika világában nevezik – a CPU minden számítógép fő alkotóeleme, ez a szív és az agy. A processzor végrehajtja az összes felhasználó által megadott parancsot, feldolgoz minden információt, és vezérli a számítógép egyéb eszközeit.
Ma a processzor fő gyártói az Intel és az Advanced Micro Devices (AMD), amelyek régóta léteznek az információs technológiai piacon, és csak a legjobbat mutatják. Persze vannak más gyártók is, de ezeknek az óriáscégeknek a szintjén még nagyon messze vannak.
Érdekes módon az Intel és az AMD folyamatosan küzd a vezető szerepért a CPU-termékek terén, folyamatosan nyerve az első helyet az új modellekben. Furcsa, hogy ez a küzdelem lendületet ad az információtechnológia ezen területe folyamatos minőségi fejlődésének.
A gyártástechnológiához közvetlenül nem kapcsolódó melléktermékek hőtermelésben és az üzem közben elfogyasztott energia mennyiségében különböznek. Az erős készülékek sok hőt termelnek, és sok energiát igényelnek működésük során. Kiegészítő processzor hűtőrendszereket használnak a teljes működésükhöz.
Ma már rengeteg információ található a neten a processzorok témában, egy csomó cikket találhatunk a működéséről, amiben főleg regisztereket, órákat, megszakításokat stb. … De annak az embernek, aki nem ismeri mindezeket a kifejezéseket és fogalmakat, meglehetősen nehéz, mint a légynek, elmélyedni a folyamat megértésében, de kicsiben kell kezdenie – mégpedig egy a processzor elrendezése és az, hogy milyen fő részekből áll.
Miből áll a processzor?
Maga a processzor főleg homokból, mégpedig szilíciumból áll, aminek mindössze 30%-a van a földkéregben.
A processzorok kialakításának folyamata meglehetősen bonyolult, speciális berendezéseket és anyagköltségeket igényel. Röviden, a gyártási processzorok sémája némileg hasonló a fényképek nyomtatási technológiájához – ha fotolitográfiával állítják elő.
Ezen kívül ez a félvezető szerkezetű rész felkerül a táblára, és a kábelek hozzácsatolják a processzort az alaplaphoz – a processzor készen áll!
Leveheti a fedelet, és megnézheti a processzor belső helyét, de fennáll annak a veszélye, hogy megsérülnek a processzor legfinomabb részei, ami munkaképtelenséghez vezethet.
Működési elve
Az eszköz részletes kutatása után most megtekintheti a processzor elvét. A számítógép a felhasználótól kapott speciális parancs után kezd el dolgozni.
Egyes processzorok kettős csővezetéket tartalmazhatnak, pl. elszámolási egységek. Mindegyik több szakaszra osztja a felhasználó által a számítógépnek adott parancs végrehajtását: generálás, dekódolás (vagyis a parancs visszafejtése), maga a parancs végrehajtása, hozzáférés a CPU memóriájához és az eredmények tárolása.
Mindezeket a szakaszokat a lehető legrövidebb idő alatt hajtják végre. Amikor a folyamat fut, minden szakasz egy órajelet kap azonos frekvenciával, tehát a processzorban minden processzor öt ciklust kap.
Az egyes processzorok memóriájának gyorsítótárazása növeli azok hatékonyságát. Manapság elterjedt a két gyorsítótár használata, mivel az egyik használata ütközésekhez vezet a parancsok végrehajtása során.
Ez annak a ténynek köszönhető, hogy gyakran két csapat próbált információt venni egy gyorsítótárból. A különálló gyorsítótárazás teljesen kiküszöböli az ilyen helyzetek előfordulását, és lehetővé teszi két csapat egyidejű végrehajtását.
A számítógép processzorának működésének megértéséhez érdemes szem előtt tartani, hogy a processzorok különbözőek: lineárisak, ciklikusak és elágazóak.
- A sorprocesszorok a parancsokat attól függően hajtják végre, hogy milyen sorrendben vannak a RAM-ba írva.
- A ciklikus és elágazó processzorok az iparági tesztkörülmények eredményeitől függően hajtanak végre parancsokat.
Azt is fontos tudni, hogyan működik a CPU busz. Kettő van, az egyik gyors busz másodlagos gyorsítótárral működik, a második busz (lassabb) úgy van kialakítva, hogy információcserét végezzen más eszközökkel.