בשביל מה מיועד המעבד או המעבד?

המיקרו-מעבד ידוע גם כ- CPU או יחידת עיבוד מרכזית, הוא מנוע מחשוב שלם המיוצר על שבב סיליקון יחיד. זה ידוע גם כלב ליבו של כל מחשב רגיל, בין אם זה מחשב שולחני, שרת או מחשב נייד.

האם אתה רוצה ללמוד יותר על זה? אל תחמיץ את המאמר המעניין שלנו!

מדד התוכן

מהו מעבד מיקרו?

אין ספק שמעבד המיקרו בו אתה משתמש במחשב שלך הוא פנטיום, AMD Ryzen או אחד הדורות של Intel Core i3, i5, i7 או i9. אלה המעבדים הפופולריים ביותר… אבל הם באמת עושים "אותו דבר בערך" (אני משאיר את זה בציטוטים, מכיוון שיש טכנולוגיות שמבדלות זאת) ובאותה דרך.

המעבד הראשון היה Intel 4004, שהוצג בשנת 1971. הוא לא היה חזק במיוחד, מכיוון שכל מה שהוא יכול היה לעשות היה להוסיף ולחסר, והוא יכול היה לעשות זאת רק ב -4 ביטים בכל פעם. אבל זה היה מדהים שהכל על שבב.

המעבד ממוקם בדרך כלל דרך שקע מסוים בלוח האם של המחשב; ואליו מתווספת, על פעולתה היציבה והנכונה, מערכת קירור, הכוללת גוף קירור ומאווררים, האחראים על ביטול כל עודפי החום שקולט הכיור.

בין קפסולת המעבד לצינור הקיר, משתמשים לרוב בעיסה תרמית על מנת להפוך את מוליכות החום ליעילה יותר. בנוסף, קיימות בשוק שיטות אחרות יותר מודרניות ויעילות יותר, כמו קירור נוזלי או שימוש בתאי פלטיר לקירור רב יותר, אם כי נהלים אלה משמשים כמעט אך ורק לצורך השבתה יתר.

בשביל מה מיועד מעבד?

מעבד מיקרו הוא רכיב שמבצע את ההוראות והמשימות הכרוכות בעיבוד מחשב והוא "המנוע" שמתחיל כשאתה מדליק את המחשב. במערכת מחשבים המעבד הוא היחידה המרכזית שמבצעת ומנהלת את ההוראות הלוגיות המועברות אליה.

מעבד מיקרו נועד לבצע פעולות טיפוסיות כגון הוספה, חיסור, חלוקה, כפל, תקשורת בין-מעבד ותקנים, קלט, ניהול פלט, ועוד.

זה מורכב ממעגלים משולבים המכילים אלפי טרנזיסטורים, תלוי בעוצמת הציוד.

מעבדים במיקרו מסווגים לרוב לפי מספר ההוראות שהם יכולים לעבד בזמן נתון, תדר השעון שנמדד במגה-הרץ, ומספר הסיביות המשמשות בכל הוראות.

מעבד מיקרו נועד לבצע פעולות חשבון ולוגיות המשתמשות באזורי שמירה של מספרים קטנים הנקראים registers.

כאשר המחשב פועל, המעבד מקבל את ההוראות הראשונות של מערכת הקלט / פלט הבסיסית (BIOS) שמגיעה למחשב כחלק מהזיכרון שלו.

לאחר מכן, ה- BIOS, או מערכת ההפעלה ש- BIOS טוען לזיכרון המחשב, "מונע" את המעבד ומורה לו לעשות זאת. מעבד מיקרו מקבל נתונים בינאריים כקלט ומספק פלט לאחר עיבוד, בהתאם להוראות המאוחסנות בזיכרון.

מה זה צ'יפ?

שבב נקרא גם מעגל משולב. בדרך כלל מדובר בפיסת סיליקון קטנה ודקה שעליה נחרטו הטרנזיסטורים המרכיבים את המעבד.

שבב יכול להיות גדול כמו סנטימטר בצד אחד ויכול להכיל עשרות מיליוני טרנזיסטורים. המעבדים הפשוטים ביותר יכולים להיות מורכבים מכמה אלפי טרנזיסטורים החקוקים על שבב של כמה מילימטרים רבועים.

איך עובד מעבד?

תמונה מוויקיפדיה

מעבד הוא מוח של מחשב שמורכב בעיקרון מיחידה אריתמטית ולוגית (ALU), יחידת בקרה ומטריצת רישום.

כשמו כן הוא, ALU מבצע את כל הפעולות האריתמטיות והגיוניות על הנתונים המתקבלים מהזיכרון או ממכשירי הקלט.

מטריצת הרשמים מורכבת מסדרת ריסטרים כמו מצבר (A), B, C, D וכו ', המשמשת כמיקומים זמניים של זיכרון גישה מהירה לעיבוד נתונים.

יחידת הבקרה מצידה מנהלת את שטף ההוראות והנתונים בכל המערכת.

אז בעצם, מעבד מיקרו לוקח את הקלט מההתקנים המחוברים, מעבד אותו לפי ההוראות שניתנו בזיכרון ומפיק את הפלט.

יתרונות של מעבד מיקרו

• עלות נמוכה : מעבדים מיקרו זמינים בעלות נמוכה הודות לטכנולוגיית מעגלים משולבים. מה שמוזיל את עלות מערכת המחשבים. מהירות גבוהה : שבבי מיקרו-מעבד יכולים לעבוד במהירות גבוהה מאוד בזכות הטכנולוגיה הנהוגה בהם. הוא מסוגל לבצע מיליוני הוראות בשנייה. גודל קטן : בשל טכנולוגיית אינטגרציה בקנה מידה גדול במיוחד ואולטרה-גדול, מיוצר מעבד מיקרו בגודל פני השטח מופחת מאוד. זה יקטין את גודל מערכת המחשבים כולה. רב תכליתי : מעבדים מיקרו הם מאוד מגוונים, ניתן להשתמש באותו שבב למספר יישומים על ידי שינוי התוכנית (הוראות המאוחסנות בזיכרון). צריכת חשמל נמוכה : מעבדי מיקרו מיוצרים בדרך כלל בטכנולוגיית CMOS (Semiconductor Semiconductor Metal משלימה), בה עוברים MOSFETs (טרנזיסטורי אפקט שדה-מוליכים למחצה מתכת-תחמוצת) במצבי רוויה וניתוק. לכן צריכת החשמל היא נמוכה מאוד.

אנו ממליצים לך מה זה Vcore ואיך אתה יכול להתאים אותו להפחתת צריכת המעבד

• פחות ייצור חום : בהשוואה למכשירי צינור ואקום (שסתום תרמי-יוני), מכשירי מוליכים למחצה אינם פולטים כמות חום רבה יותר. אמין : מעבדים מיקרו אמינים מאוד, ושיעור הכשל נמוך בהרבה ככל שמשתמשים בטכנולוגיית מוליכים למחצה. נייד : ניתן להפוך ניידים למכשירים או מערכות המיוצרים ממעבדים מיקרו עקב גודלם הקטן וצריכת החשמל הנמוכה.

מונחים נפוצים המשמשים במעבד מיקרו

כדי להבין כיצד עובד מעבד, כדאי להסתכל פנימה וללמוד על ההיגיון ששימש ליצירת אחד כזה. בתהליך תוכלו ללמוד גם על שפת האם של מעבד מיקרו ורבים מהדברים שיכולים מהנדסים לעשות כדי להגביר את המהירות של מעבד.

להלן כמה מונחים נפוצים המשמשים בתחום המעבדים המיקרו:

האוטובוס

אוטובוס הוא מערך מוליכים שנועד להעביר מידע, כתובות או בקרת מידע לגורמים שונים במעבד. לרוב, במעבד המיקרו יהיו 3 סוגים של אוטובוסים: אוטובוס נתונים, אוטובוס בקרה ואוטובוס כתובת, מעבד 8 סיביות ישתמש באוטובוס רחב 8 סיביות.

סט הוראות

מערך ההוראות הוא קבוצת הפקודות שמעבד מיקרו יכול להבין. מערך ההוראות הוא ממשק בין חומרה לתוכנה. הוראות מורה למעבד לשנות את הטרנזיסטורים הרלוונטיים לביצוע עיבוד נתונים. לדוגמה להוסיף A, B; משמש להוסיף שני מספרים המאוחסנים ברישומים A ו- B.

אורך המילה

אורך המילה הוא מספר הסיביות באוטובוס הנתונים הפנימי של המעבד, או שהוא מספר הסיביות שמעבד יכול לעבד בפעם אחת.

לדוגמא, למעבד 8 סיביות יהיה אוטובוס נתונים של 8 סיביות, רישומים של 8 סיביות ויעבד 8 ביטים בכל פעם. לביצוע פעולות ביט גבוהות יותר (32 או 16 סיביות), תחלק את זה לסדרה של פעולות של 8 סיביות.

זיכרון מטמון

מטמון הוא זיכרון גישה אקראי המובנה במעבד. בדרך זו המעבד יכול לגשת לנתונים בזיכרון המטמון במהירות רבה יותר מאשר עם זיכרון RAM רגיל. ידוע גם בשם "זיכרון מעבד." מטמון משמש לאחסון נתונים או הוראות שלעתים קרובות מפנים אליהם התוכנה או התוכנית במהלך הפעולה. זה יגדיל את המהירות הכוללת של הפעולה.

תדר שעון

המעבדים המיקרו משתמשים באות שעון כדי לשלוט במהירות שבה מבוצעות הוראות, לסנכרן רכיבים פנימיים אחרים ולבקרת העברת הנתונים ביניהם. לכן מהירות השעון מתייחסת למהירות בה מעבד מעבד מבצע את ההוראות. באופן כללי, הוא נמדד בהרץ ומתבטא במגה-הרץ (MHz), גיגה-הרץ (GHz) וכו '.

סיווג מעבד

ניתן לסווג את מעבדי המיקרו כדלקמן:

אורך המילה

בהתבסס על אורך המילה של מעבד, אנו יכולים לקבל מעבדים של 8 סיביות, 16 סיביות, 32 סיביות ו 64 סיביות.

RISC - ערכת הדרכה מופחתת

RISC הוא סוג של ארכיטקטורת מעבד מיקרו העושה שימוש בערכת הוראות קטנה ומטרת כללית המותאמת במיוחד, ולא במערכת הוראות מיוחדת יותר כפי שנמצאת ברכיבים אחרים.

אנו ממליצים עליכם כיצד לבדוק את טמפרטורת המעבד

RISC מציע ביצועים גבוהים על פני ארכיטקטורת ה- CISC הפוכה. במעבד, ביצוע כל הוראות דורש מעגל מיוחד לטעינת הנתונים ולעיבודם. לכן, על ידי הקטנת ההוראות, המעבד ישתמש במעגלים פשוטים ותפעול מהיר יותר.

למעבדים אלה יש:

• ערכת הוראות פשוטות תוכניות גדולות יותר מורכבת ממספר רב של רישומים מעגל מעבד פשוט (מספר קטן של טרנזיסטורים) שימוש רב יותר ב- RAM הוראות באורך קבוע מצבי פניה פשוטים בדרך כלל מספר מוגדר של מחזורי שעון לביצוע הוראות

CISC - סט הוראות מורכבות

CISC היא ארכיטקטורת המעבד המנוגדת ל RISC. זה נעשה כדי לצמצם את מספר ההוראות לכל תוכנית, תוך התעלמות ממספר המחזורים בכל הוראות. באופן זה הוראות מורכבות מומרות ישירות לחומרה, מה שהופך את המעבד למורכב יותר ואיטי יותר לתפעול.

ארכיטקטורה זו נועדה להפחית את עלות הזיכרון, ולהקטין את משך התוכנית.

למעבדים אלה יש:

• סט הוראות מורכבות התוכנית הקטנה ביותר מספר פחות של רישומים מעגל מעבד מורכב (טרנזיסטורים נוספים) שימוש מועט ב- RAM הוראות באורך משתנה מגוון מצבי פנייה מספר משתנה של מחזורי שעון לכל הוראות

מעבדים מיוחדים

ישנם כמה מעבדים אשר נועדו לטפל בכמה פונקציות ספציפיות:

• מעבדי DSP (מעבדי איתות דיגיטלי) מעבדים: מעבדים המשמשים בשילוב עם מעבד ראשי (מעבד מתמטיקה 8087 המשמש עם 8086) מעבדי קלט / פלט טרנזיסטור: מעבד מיקרו עם זיכרון מקומי משלו.

אנו ממליצים לך באיזה מעבד לבחור עבור המחשב החדש שלי?

לבסוף, מעבד מיקרו הוא היחידה החשובה ביותר במערכת מחשבים ואחראי על עיבוד מערך ההוראות והתהליכים הייחודיים, לכן חשוב לנתח מהם המעבדים המיקרו הטובים ביותר כיום בכדי לעשות בחירה טובה. הפרטים האלה שהערנו הם של מעבד, אך בסיסיים להבנת אופן פעולתו של מעבד לפני 20 - 30 שנה. יש כרגע עוד הרבה תכונות, שאנו מזמינים אותך לחקור. מה חשבת על המאמר שלנו? אנו מצפים לתגובותיכם!