Hva er en prosessorkjerne? [MakeUseOf Forklarer]

Hver datamaskin har en prosessor, enten det er en liten effektivitetsprosessor eller et stort kraftverk, ellers ville det ikke kunne fungere. Selvfølgelig er prosessoren, også kalt CPU eller Central Processing Unit, en viktig del av et fungerende system, men det er ikke den eneste.

Dagens prosessorer er nesten alle minst dual-core, noe som betyr at hele prosessoren selv inneholder to separate kjerner som den kan behandle informasjon. Men hva er prosessorkjerner, og hva gjør de egentlig?

Hva er kjerner?

En prosessorkjerne er en behandlingsenhet som leser i instruksjoner for å utføre bestemte handlinger. Instruksjonene er koblet sammen slik at de utgjør din datamaskinopplevelse når de kjøres i sanntid. Bokstavelig talt må alt du gjør på datamaskinen din behandles av prosessoren din. Når du åpner en mappe, krever prosessoren din. Når du skriver inn et orddokument, krever det også prosessoren din. Ting som å tegne skrivebordsmiljøet, Windows og spillgrafikk er jobben på grafikkortet ditt - som inneholder hundrevis av prosessorer for raskt å jobbe med data samtidig - men til en viss grad krever de fortsatt prosessoren din også.

Hvordan de jobber

Prosessorene er svært komplekse og varierer mye mellom selskaper og til og med modeller. Deres arkitekturer - for tiden “Ivy Bridge” for Intel og “Piledriver” for AMD - blir stadig forbedret for å pakke inn mest mulig ytelse i minst mulig plass og energiforbruk. Men til tross for alle arkitektoniske forskjeller går prosessorer gjennom fire hovedtrinn når de behandler instruksjoner: hente, avkode, utføre og skrive tilbake.

Fetch

Hentetrinnet er det du forventer at det skal være. Her henter prosessorkjernen instruksjoner som venter på det, vanligvis fra en slags minne. Dette kan inkludere RAM, men i moderne prosessorkjerner er instruksjonene vanligvis allerede ventet på kjernen inne i prosessorens cache. Prosessoren har et område kalt programtelleren som hovedsakelig fungerer som et bokmerke, og lar prosessoren vite hvor den siste instruksjonen avsluttet og den neste begynner.

Dekode

Når den har hentet den umiddelbare instruksjonen, fortsetter den å dekode den. Instruksjoner involverer ofte flere områder av prosessorkjernen - for eksempel aritmetisk - og prosessorkjernen må finne ut av dette. Hver del har noe som heter en opcode som forteller prosessorkjernen hva som skal gjøres med informasjonen som følger den. Når prosessorkjernen har funnet ut alt dette, kan de forskjellige områdene av kjernen komme til å fungere.

Henrette

Utførelsen er hvor prosessoren vet hva den trenger å gjøre, og går faktisk fram og gjør det. Det som skjer her, varierer sterkt avhengig av hvilke områder av prosessorkjernen som brukes, og hvilken informasjon er satt inn. For eksempel kan prosessoren gjøre aritmetikk inne i ALU- eller Arithmetic Logic Unit. Denne enheten kan koble til forskjellige innganger og utganger for å knase tall og få ønsket resultat. Kretskortet inne i ALU gjør alt det magiske, og det er ganske komplisert å forklare, så jeg lar det gå for egen forskning hvis du er interessert.

writeback

Det endelige trinnet, kalt writeback, enkelt plasserer resultatet av det som har blitt jobbet på nytt i minnet. Hvor nøyaktig utgangen går, avhenger av behovene til det kjørende programmet, men det forblir ofte i prosessorregisterene for rask tilgang, da følgende instruksjoner ofte bruker det. Derfra vil det bli tatt vare på til deler av denne utgangen må behandles igjen, noe som kan bety at det går inn i RAM.

Det er bare en syklus

Hele denne prosessen kalles en instruksjons syklus. Disse instruksjonssyklusene skjer fortløpende raskt, spesielt nå som vi har kraftige prosessorer med høye frekvenser. I tillegg gjør hele vår CPU med sine flere kjerner dette på hver kjerne, slik at dataene kan knuses omtrent like mange ganger raskere som CPUen har kjerner enn om den var fast med bare en kjerne med lignende ytelse. CPUer har også optimaliserte instruksjonssett som er koblet til kretsen, noe som kan øke hastigheten på kjente instruksjoner som sendes til dem. Et populært eksempel er SSE.

Konklusjon

Ikke glem at dette er en veldig enkel beskrivelse av hvilke prosessorer til - i virkeligheten er de langt mer komplekse og gjør mye mer enn vi skjønner. Den nåværende trenden er at prosessorprodusenter prøver å lage sine sjetonger så effektive som mulig, og det inkluderer krymping av transistorene. Ivy Bridge Hva du trenger å vite om Intels Ivy Bridge [MakeUseOf Forklarer] Hva du trenger å vite om Intels Ivy Bridge [MakeUseOf Forklarer] Intel har nettopp sluppet sin nye oppdaterte prosessor, kodenavnet Ivy Bridge, for både stasjonære og bærbare datamaskiner. Du finner disse nye produktene oppført som 3000-serien, og du kan kjøpe minst noen av dem ... Les mer s transistorer er bare 22nm, og det er fortsatt litt å gå før forskere møter en fysisk grense. Tenk deg all denne behandlingen som foregår i en så liten plass. Vi får se hvordan prosessorer forbedrer seg når vi kommer så langt.

Hvor tror du prosessorer vil gå neste? Når forventer du å se kvanteprosessorer, spesielt i personlige markeder? Gi oss beskjed i kommentarene!

Image Credits: Olivander, Bernat Gallemí, Dominik Bartsch, Ioan Sameli, Nasjonalt Nuclear Security Administration

Utforsk mer om: CPU.