Procesor ( ang. central processing unit , CPU ) ? sekwencyjne urz?dzenie cyfrowe , ktore pobiera dane z pami?ci operacyjnej lub strumienia danych, interpretuje je i wykonuje jako rozkazy , zwracaj?c dane do pami?ci lub wyj?ciowego strumienia danych. Termin ten w zaw??onym znaczeniu jest u?ywany w odniesieniu do jednostki centralnej (CPU) systemu, ale odnosi si? rownie? do innych elementow przetwarzaj?cych dane zwanych koprocesorami, takich jak jednostki do oblicze? na liczbach zmiennopozycyjnych, przetwarzania grafiki (GPU) ^[1] .

Technika wykonywania procesorow zmienia si? wraz z rozwojem elektroniki. Pierwotnie procesory były konstruowane przy u?yciu wielu lamp pro?niowych ^[2] , po?niej wielu pojedynczych tranzystorow, ktore zast?powano układami scalonymi małej skali integracji ^[3] . W latach 70. XX w. skonstruowano procesory składaj?ce si? z jednego lub kilku układow scalonych wielkiej skali integracji okre?lane jako mikroprocesory . Od lat 80. XX w. niemal wszystkie procesory wykonuje si? jako monolityczne układy scalone ^[4] .

Jedn? z podstawowych cech procesora jest okre?lona długo?? (liczba bitow ) słowa , na ktorym wykonuje on podstawowe operacje obliczeniowe. Je?li przykładowo słowo tworz? 64 bity, to taki procesor okre?lany jest jako 64-bitowy . Innym wa?nym parametrem okre?laj?cym procesor jest szybko??, z jak? wykonuje on rozkazy. Przy danej architekturze procesora, szybko?? ta w znacznym stopniu zale?y od czasu trwania pojedynczego taktu ^[5] , a wi?c głownie od cz?stotliwo?ci jego taktowania .

Nazwa [ edytuj | edytuj kod ]

Procesor bywa te? nazywany jednostk? centraln?, centraln? jednostk? obliczeniow? lub centraln? jednostk? przetwarzaj?c? (poprzez tłumaczenie angielskiego wyra?enia central processing unit (CPU) w sposob niemal dosłowny). Cz??? u?ytkownikow ?jednostk? centraln?” kojarzy jednak z handlowym terminem okre?laj?cym jednostk? systemow? komputera ? zło?on? z procesora, płyty głownej , kart rozszerze? , pami?ci operacyjnej , dyskow twardych i innych elementow zamkni?tych we wspolnej obudowie ? nieobejmuj?cym urz?dze? peryferyjnych (monitora, klawiatury, drukarki).

Budowa [ edytuj | edytuj kod ]

W funkcjonalnej strukturze procesora mo?na wyro?ni?:

• zespoł rejestrow do przechowywania danych i wynikow. Rejestry mog? by? ogolnego przeznaczenia lub maj? specjalne przeznaczenie,
• jednostk? arytmetyczn? ( arytmometr ) do wykonywania operacji obliczeniowych na danych,
• układ steruj?cy przebiegiem wykonywania programu,
• inne układy, w ktore producent wyposa?a procesor w celu usprawnienia jego pracy.

Rozmiary elementow [ edytuj | edytuj kod ]

Jednym z parametrow procesora jest rozmiar elementow buduj?cych jego struktur?. Im s? one mniejsze, tym ni?sze jest zu?ycie energii, napi?cie pracy oraz wy?sza mo?liwa do osi?gni?cia cz?stotliwo?? pracy. W roku 2012 firma Intel wprowadziła procesory wykonane w procesie technologicznym (fotolitografii) 22 nm ( Ivy Bridge ), a w czwartym kwartale 2014 było to 14 nm ( Core M ) ^[6] . W 2019 roku firma AMD wprowadziła na rynek pierwsze procesory o mikroarchitekturze Zen 2 wykonane w litografii 7 nm w fabrykach TSMC .

Aby ograniczy? straty zwi?zane z powstawaniem defektow w tak małych strukturach, fabryki procesorow musz? posiada? pomieszczenia o niezwykłej czysto?ci, co jest bardzo kosztownym przedsi?wzi?ciem.

Wielordzeniowo?? i procesory pomocnicze [ edytuj | edytuj kod ]

Wspołcze?nie wi?kszo?? procesorow ma wielordzeniow? budow?. Pierwszym procesorem wielordzeniowym ogolnego przeznaczenia był procesor Power 4 firmy IBM wprowadzony na rynek w roku 2001. Pierwszymi procesorami wielordzeniowymi architektury x86 były wersje procesorow Opteron firmy AMD i Pentium Extreme Edition firmy Intel wprowadzone w kwietniu 2005 roku.

Modelem firmy Intel z ni?szej połki cenowej, ktory kontynuował ten trend był Intel Pentium D , chwil? po?niej najwi?kszy konkurent Intela, czyli AMD , wprowadził do sprzeda?y popularny model procesora dwurdzeniowego o nazwie Athlon 64 X2 . Du?? popularno?? zyskał dopiero Intel Core 2 Duo zbudowany na bazie architektury Conroe (65 nm). Niedługo po?niej pojawił si? tak?e 4-rdzeniowy układ Intel Core 2 Quad.

CPU maj? rdzenie taktowane zegarem nawet 5 GHz (np. Intel Core i9-9900KS), lecz nie wyst?puje ju? wyra?ny wzrost taktowania w kolejnych generacjach procesorow. Szybko?? oblicze? jednak wzrasta dzi?ki zwi?kszaniu liczby tranzystorow i rdzeni w procesorach.

Intel i AMD maj? dzi? w ofercie tak?e modele czterordzeniowe ( Intel Core i3 , oraz AMD Ryzen 3), sze?ciordzeniowe ( Intel Core i5 , oraz AMD Ryzen 5 ), oraz o?miordzeniowe ( Intel Core i7 , oraz AMD Ryzen 7 ), oraz szesnastordzeniowe AMD Threadripper, AMD Ryzen 9 i Intel Core i9 klasy desktop. Ponadto s? dost?pne specjalne procesory do zastosowa? profesjonalnych obu firm, ktore mog? mie? nawet do 64 rdzeni.

Projektanci procesorow probuj? tak?e innych metod zwi?kszania wydajno?ci procesorow, na przykład hyper-threading , gdzie ka?dy rdze? mo?e si? zachowywa? jak dwa procesory logiczne, dziel?ce mi?dzy siebie zasoby pami?ci podr?cznej i jednostek wykonawczych. Gdy jeden z konkuruj?cych ze sob? procesow pozostawia niewykorzystane zasoby, proces przypisany do drugiego procesora logicznego mo?e ich u?y?, co w sprzyjaj?cych okoliczno?ciach mo?e prowadzi? do sumarycznego wzrostu wydajno?ci od kilku do kilkunastu procent.

W roku 2007 Intel zaprezentował testy układu scalonego Intel Polaris wyposa?onego w 80 rdzeni ogolnego przeznaczenia, ktory osi?gn?ł wydajno?? 1,01 TFLOPS .

Komputer (w szczegolno?ci komputer osobisty ) oprocz procesora głownego (CPU) ma zwykle procesory pomocnicze: obrazu ( GPU , najnowsze konstrukcje pozwalaj? na integracj? CPU z GPU w APU ), d?wi?ku, koprocesory arytmetyczne (od lat 90. na ogoł s? zintegrowane z CPU).

Rozkazy procesora [ edytuj | edytuj kod ]

Do typowych rozkazow wykonywanych przez procesor nale??:

• kopiowanie danych
  • z pami?ci do rejestru
  • z rejestru do pami?ci
  • z pami?ci do pami?ci (niektore procesory)
  • (podział ze wzgl?du na sposob adresowania danych)
• działania arytmetyczne
  • dodawanie
  • odejmowanie
  • porownywanie dwoch liczb
  • dodawanie i odejmowanie jedno?ci
  • zmiana znaku liczby
• działania na bitach
  • iloczyn logiczny ? AND
  • suma logiczna ? OR
  • suma modulo 2 (ro?nica symetryczna) ? XOR
  • negacja ? NOT
  • przesuni?cie lub rotacja bitow w lewo lub w prawo
• skoki
  • bezwarunkowe
  • warunkowe

Rozkazy dla procesora identyfikowane s? na podstawie binarnego kodu maszynowego , jednak dany kod nie musi oznacza? wykonywania tych samych operacji przez procesor do tego samego (lub innego) zadania. W tym celu, w procesorach niedost?pnych masowo, mo?na spotka? mo?liwo?? programowania rozkazow CPU, czyli mikroprogramowania . Rozwi?zanie takie daje pełniejsz? kontrol? nad procesorem oraz mo?liwo?? zwi?kszenia wydajno?ci procesora w pewnych zastosowaniach, w stopniu znacznie wi?kszym ni? w przypadku powszechnie dost?pnych procesorow, w ktorych kody maszynowe s? na stałe przypisane do odpowiednich ci?gow mikrorozkazow (mikroinstrukcji).

Producenci procesorow [ edytuj | edytuj kod ]

Głownymi producentami procesorow s?: Fujitsu , AMD , Intel , Toshiba , IBM , Freescale (dawniej jako Motorola ), Texas Instruments , VIA Technologies , Qualcomm , Apple .

Zobacz te? [ edytuj | edytuj kod ]

Zobacz hasło procesor w Wikisłowniku

Zobacz publikacj? Od lamera do hakera/Procesor w Wikibooks

• physics processing unit
• procesor graficzny ? GPU
• tensorowe jednostki przetwarzania (TPU), np. dla AlphaGo

Przypisy [ edytuj | edytuj kod ]

Linki zewn?trzne [ edytuj | edytuj kod ]

• Baza procesorow (EN)