Centr?lais procesors

Vikip?dijas lapa
AMD Turion 64 Lancaster MT-34 procesors.

Centr?lais procesors ( ang?u : Central Processing Unit ? CPU) ir jaud?gs mikroprocesors . Terminu procesors bie?i izmanto k? sa?sin?jumu no centr?lais procesors ( ang?u : central processor ) vai mikroprocesors ( ang?u : microprocessor ). Centr?lais procesors ir datora mezgls, kas p?c nor?d?t?s programmas, realiz? datu matem?tisko un lo?isko apstr?di un attiec?gajos momentos ierosina p?r?jo mezglu darb?bu. Centr?lais procesors var neb?t vien?gais procesors dator?, jo procesorus var satur?t ar? citas datora sast?vda?as, piem?ram, video karte . ?o procesoru uzdevums ir da??ji atvieglot centr?l? procesora uzdevumus no specifisko ievades/izvades uzdevumu veik?anas.

Centr?lais procesors ir ar? person?l? datora sast?vda?a, kas veic datu apstr?di un ?auj datoram darboties. Da?k?rt to d?v? par datora "smadzen?m". Datu apstr?des gait? procesors veic instrukciju interpret?ciju un vada citu datora bloku darb?bu. To parasti dzes? ar siltuma novado?u radiatoru un ventilatoru. Procesors tie?i ietekm? datora ?trdarb?bu. Centr?l? procesora veiktsp?ja ir atkar?ga gan no t? tipa, gan takts frekvences , kuru m?ra hercos .

Centr?l? procesora darb?ba, neskatoties uz to fizisko formu, ir izpild?t uzkr?to instrukciju sec?bu, kuru sauc par programmu. Programma ir skait?u s?rija, kura tiek tur?ta k?d? datora atmi?as ier?c?. Ir ?etri so?i, kurus lieto gandr?z visi centr?lie procesori to darb?b?: sa?emt, at?ifr?t, izpild?t un atbild?t.

V?sture [ labot ?o sada?u | labot pirmkodu ]

EDVAC, viens no pirmajiem datoriem.

Centr?lais procesors ir k? ma??na, kas var izpild?t datora programmas. ?? defin?cija var?tu tikt attiecin?ta uz daudziem agr?ko paaud?u datoriem, kuri past?v?ja ilgi pirms termina "centr?lais procesors" pla??kas izplat?bas. Pats termins un t? inici??i (CPU ? ang?u : Central Processing Unit ) tiek lietoti datoru r?pniec?b? jau kop? 1960. gadu s?kuma. Sal?dzin?jum? ar pirms?kumiem, forma, konstrukcija un centr?l? procesora jauda ir dramatiski main?jusies, bet b?tisk?k?s pamatdarb?bas ir saglab?ju??s nemain?gas. Agr?k centr?lais procesors bija pamatkonstrukcija ? k? da?a no liel?ka datora. Standartiz?cija tendence s?ka atsevi??u tranzistoru lieldatoru un person?ldatoru ?r? un ?tri pa?trin?ja mikrosh?mu populariz??anu. Zin?tnes un tehnikas strauj? att?st?ba pav?ra aizvien pla??kas iesp?jas centr?lo procesoru att?st?b?. Miniaturiz?cija un standartiz?cija ir palielin?jusi ?o ciparu ier??u kl?tb?tni modern? pasaul? t?lu ?rpus skait?o?anas ma??n?m. Moderni mikroprocesori ir sastopami it visur ? no automa??n?m un mobilajiem telefoniem, l?dz pat b?rnu rota?liet?m.

Att?st?bas v?stures noz?m?g?kie notikumi [ labot ?o sada?u | labot pirmkodu ]

  • 1971 ? mikroprocesoru att?st?bas s?kums. Komp?nija Intel izlaida pirmo mikroprocesoru Intel 4004 . Procesoram bija 2300 tranzistori. T? takts frekvence bija tikai 108 kHz, tas veica 60 000 darb?bu sekund?. ?o procesoru izmantoja mikrokalkulatoru ra?o?an?.
  • 1972 ? tika izlaists pasaul? pirmais 8 bitu procesors Intel 8008. T? takts frekvence bija jau 200 kHz un procesoram bija 3500 tranzistori. Intel 8008 veica 60 000 darb?bu sekund?. Uz ?? procesora b?zes 1973. gad? tika izveidots pasaul? pirmais person?lais dators Micral.
  • 1974 ? komp?nija Intel izlaida 8 bitu procesoru 8080. Tam bija 6000 tranzistori, takts frekvence pieauga l?dz pat 2 MHz un tas veica 640 000 darb?bu sekund?. Tam var?ja pievienot 64 kilobaitu lielu operat?vo atmi?u . Uz ?? procesora b?zes tika izveidots viens no pirmajiem person?lajiem datoriem ar ieb?v?tu programm??anas valodu ? Altair 8800.
  • 1976 ? komp?nija Zilog izlaida 8 bitu procesoru Z-80 (2,5 MHz). Uz ?? procesora b?zes tikai Krievij? vien 1990. gados bija salikti da?i miljoni Sinclair sist?mas person?lo datoru.
  • 1978 ? komp?nija Intel izlaida 16 bitu procesoru Intel 8086. T? takts frekvence bija 4,77 MHz. ?im procesoram var?ja pievienot 1 MB lielu operat?vo atmi?u, tam bija 29 000 tranzistori un tas veica 330 000 darb?bu sekund?. N?kamie mode?i str?d?ja ar 8 MHz (660 000 darb?bu sekund?) un 10 MHz (750 000 darb?bu sekund?).
  • 1979:
    • Komp?nija Motorola izlaida savu 16 bitu procesoru Motorola 68 000. ?ie procesori k?uva par pamatu Macintosh datoriem.
    • Tika izlaists Intel 8088 procesors.
  • 1982 ? tiek izlaists 80286 procesors (16 bitu, 6 MHz, 134 000 tranzistoru, 16 MB RAM). Procesors var?ja veikt 900 000 darb?bu sekund?. N?kamo mode?u takts frekvence bija jau 10 MHz (1,5 miljoni darb?bu sekund?) un 12 MHz (2,66 miljoni darb?bu sekund?).
  • 1984 ? komp?nija Motorola izlaida savu pirmo 32 bitu procesoru Motorola 68020.
  • 1985 ? pirmais 32 bitu procesors x86 s?rij? ? 80386DX. Tas bija 32 bitu, 275 000 tranzistoru, un tam bija 16 MHz takts frekvence. Procesoram bija iesp?jams pievienot pat 4 GB operat?vo atmi?u. N?kamie mode?i str?d?ja ar 25, 33 un 40 MHz takts frekvenci.
  • 1989 ? tika izlaists Intel 80486DX mikroprocesors. Taj? apvienoti Intel 80386DX un 80387 procesori un pievienota ke?atmi?a. Procesora takts frekvence bija 25 MHz un tam bija 1,2 miljoni tranzistoru. N?kam?s versijas 486DX2 un 486DX4 str?d?ja ar 40 MHz takts frekvenci. Procesors var?ja veikt 20 miljonus oper?ciju sekund?.
  • 1993 ? tika izlaisti Pentium 60 procesori (100 miljoni darb?bu sekund?) un Pentium 66 (112 miljoni darb?bu sekund?). Procesoriem bija 3,1 miljons tranzistoru un tiem var?ja pievienot 4 GB operat?v?s atmi?as.
  • 1994 ? Intel Pentium procesoru otr? paaudze ? Pentium 75, 90 un 100. Darba spriegums samazin?ts no 5 V uz 3,3 V.
  • 1995:
    • Mode?i Intel Pentium 120 un 133 (3,2 miljoni tranzistoru un 220 miljoni darb?bu sekund?).
    • Jaunas paaudzes procesors Intel Pentium Pro ar 150 MHz takts frekvenci. Tam bija 5,5 miljoni tranzistoru. N?kamie mode?i bija jau ar 166, 180 un 200 MHz takts frekvenci.
  • 1996 ? Intel Pentium 150, 166 un 200 mode?i.
  • 1997:
    • Intel Pentium MMX procesori. To takts frekvence ir 166, 200 un 233 MHz.
    • Intel Pentium II procesori. Takts frekvences - 233, 266 un 300 MHz.
  • 1998 ? Intel Pentium II procesori ar 350 un 400 MHz takts frekvenci.
  • 2000:
    • AMD pazi?oja par x86-64 izlai?anu uz x86 mikroarhitekt?ras b?zes.
    • Intel Netburst, kas k?uva par pamatu vis?m Pentium 4 versij?m un v?l?k pak?p?s par labu Core arhitekt?rai.
  • 2002 ? Pentium 4 ar Hyper-Threading tehnolo?ijas atbalstu.
  • 2003 ? Intel Pentium M.
  • 2005 ? AMD pazi?oja par Athlon 64 X2, pirmo x86 divkodolu procesora izlai?anu.
  • 2008 ? aptuveni 10 miljardi centr?lo procesoru tika sara?oti 2008. gad?. [1]
  • 2010 - Intel pazi?o par Core i3 , i5 un i7 procesoru izlai?anu.
  • 2011 - AMD pazi?o par pirmo 8 kodolu centr?lo procesoru, kas paredz?ts galddatoriem, izlai?anu.
  • 2017 - AMD pazi?o par Ryzen s?rija procesoriem, kas balst?ti Zen arhitekt?r?.
  • 2020 - Apple pazi?o par M1 procesoru izlai?anu, kas balst?ti uz ARM arhitekt?r?. [2]

Centr?l? procesora galven?s sast?vda?as [ labot ?o sada?u | labot pirmkodu ]

  • Vad?bas bloks ( ang?u : Control Unit ? CU) atkod? no atmi?as sa?emt?s komandas un form? to izpildei nepiecie?amos vad?bas sign?lus, k? ar? atkar?b? no lo?isko komandu rezult?tiem realiz? vad?bas mai?u (izpilda to vai citu komandu).
  • Aritm?tiski lo?isk? ier?ce ( ang?u : Aritmetic Logic Unit ? ALU) izpilda aritm?tisk?s (saskait??ana, at?em?ana, reizin??ana, dal??ana), lo?isk?s (skait?u sal?dzin??anu) un citas datu apstr?des oper?cijas.
  • Re?istru bloks , kas satur re?istrus ? maza apjoma, ?trdarb?gu atmi?u, kas paredz?ta datu ?slaic?gai glab??anai. Univers?los re?istrus izmanto starprezult?tu glab??anai, bet atmi?as re?istros eso?os datus ? datu vai komandas adreses veido?anai. Procesors satur ar? specializ?tus re?istrus, kas ir paredz?ti konkr?tai inform?cijai, piem?ram, komandas koda vai n?kam?s izpild?m?s komandas adresei.
  • Ke?atmi?a , kura tiek izmantota komandu, datu un starprezult?tu glab??anai. ??das atmi?as izmanto?ana uzlabo procesora ?trdarb?bu, jo datu nolas??anai vai ierakst??anai br?vpiek?uves atmi??, sal?dzinot ar ke?atmi?u ir nepiecie?ams ilg?ks laiks.

Raksturojo?ie lielumi [ labot ?o sada?u | labot pirmkodu ]

Svar?g?kie centr?lo procesoru raksturojo?ie lielumi ir takts frekvence, konveijera dzi?ums, ke?atmi?as apjoms, tranzistoru izm?rs, krist?lvirsmas izm?rs, ligzdas tips un atbalst?t?s tehnolo?ijas.

Takts frekvence [ labot ?o sada?u | labot pirmkodu ]

Intel 80486DX2 procesors.

Izpildot algoritmus, procesors veic milz?gu skaitu vienk?r?u so?u. ?os so?us sauc par takt?m, un to skaitu, ko procesors sp?j izpild?t vien? sekund?, sauc par procesora takts frekvenci. Procesora takts frekvence tiek m?r?ta megahercos (MHz), agr?k takta frekvenci m?r?ja kilohercos (1KHz = 1000Hz), bet m?sdien?s t? tiek m?r?ta megahercos (1MHz = 1000KHz), bet bie?i t? tiek izteikta gigahercos (1GHz = 1000MHz). M?sdien?s takts frekvences lielums procesoros sasniedz 4000 MHz un vair?k. Jo skaitlis ir liel?ks, jo procesors ir ?tr?ks, tom?r procesora takts frekvence nav t? ?trdarb?bas gal?gais r?d?t?js, v?l ir j??em v?r?, k?du skaitu komandu procesors sp?j izpild?t vien? takt? un lai to izdar?tu, tika ieviesta m?rvien?ba, ar kuru var m?r?t procesora ?trdarb?bu. ?o m?rvien?bu sauc MIPS ( ang?u : Millions of Instructions Per Second ? miljons instrukciju sekund?). Takts frekvence ir viena no noteico?ajiem r?d?t?jiem, kas ietekm? procesora ?trdarb?bu, tom?r svar?g?kais ir pareiza proporcija visos procesora raksturlielumos, k? ar? to var ietekm?t procesora tips, atmi?as apjoms un pat m?tes plates veids. J??em v?r?, ka da??du tipu procesoru ?trdarb?ba pie vienas un t?s pa?as frekvences var ?oti at??irties. Katrs procesors ir konstru?ts un ra?ots darbam pie noteiktas frekvences, kuras p?rsnieg?ana var izrais?t procesora darb?bas trauc?jumus un t? m??a sa?sin??anos. Svar?gi iev?rot, ka frekvence , ar kuru str?d? pats procesors, saukta par iek??jo frekvenci, tiek realiz?ta tikai pa?? procesor? un nosaka tikai pa?a procesora ?trdarb?bu. Datu apmai?a ar pamatplati notiek ar ?r?jo frekfenci, kura parasti ir robe??s no 60?800 MHz. Iek??jo frekvenci veido ?r?j? ar reizin?t?ju 1,5?4.

Intel procesoriem un AMD K6 procesoriem skaitlis p?c nosaukuma nor?da iek??jo frekvenci, piem?ram, Pentium III 800 MHz. AMD K5, AMD Althon, AMD Duron un Cyrix procesoriem nosaukum? neuzdod re?lo frekvenci, bet gan uzdod sal?dzin?jum? ar Intel Pentium frekvenci. Piem?ram, AMD Athlon XP 2100+ str?d? ar 1733 MHz frekvenci, Cyrix 6x ? P200+ str?d? ar 150MHz frekvenci. Tom?r ?ie procesora ra??guma sal?dzin?jumi nav korekti.

Centr?l? procesora takts frekvence parasti ir noteikta p?c krist?la ?eneratora frekvences. Pirmais komerci?lais person?lais dators "Altair 8800" izmantoja Intel 8080 CPU ar takts frekvenci 2 MHz (2 miljoni darb?bas sekund?). S?kotn?jam IBM person?lajam datoram (1981. gads) takts frekvence bija 4,77 MHz (4 772 727 darb?bas sekund?). 1995. gad?, Intel Pentium plate darboj?s 100 MHz (100 miljoni darb?bas sekund?), bet 2002. gad?, Intel Pentium 4 bija pirmais centr?lais procesors ar takts frekvenci 3 GHz (tr?s miljardi darb?bas sekund?).

Modifik?cijas [ labot ?o sada?u | labot pirmkodu ]

Jebkuram centr?lajam procesoram, aizvietojot krist?lu ar citu krist?lu, kura frekvence ir uz pusi maz?ka ( ang?u : underclocking ), t? izpild?juma ?pa??bas samazin?sies uz pusi. Tas ar? liek procesoram izdal?t uz pusi maz?k siltuma. Turpret?m ir lietot?ji, kas m??ina palielin?t centr?l? procesora izpild?juma gaitu aizst?jot krist?la ?eneratoru ar augst?kas frekvences krist?lu ( ang?u : overclocking ). Tom?r, past?v risks sastapties ar k?du no 2 takts frekvences robe??m:

  • P?c katra takts impulsa, sign?ls "apst?jas" centr?laj? procesor?, jo vajadz?gs laiks, lai "nomierin?tos" jaunam st?voklim. Ja n?kamie takts impulsi ien?k p?r?k agri, iekams sign?li v?l nav "nomierin?ju?ies" (pirms katrs sign?ls ir beidzis p?reju no 0 uz 1, vai no 1 uz 0), rezult?ti b?s nepareizi. Krist?la ra?ot?ji public? "maksim?l?s takts frekvences" specifik?cijas, un vi?i test? krist?lus pirms tos izlaist tirdzniec?b?, lai p?rliecin?tos, ka tie atbilst specifik?cijai, pat izpildot vissare???t?k?s instrukcijas ar datu paraugiem, kas aiz?em visliel?ko slodzi (p?rbaudot k?d? temperat?r? un spriegum? darbojas ar viszem?ko izpildes gaitu).
  • Da?a ener?ijas iet zudum? k? siltums (galvenok?rt iek??jiem p?rejas tranzistoriem), kad sign?la poz?cija veic p?reju no 0 uz 1 st?vokli vai otr?di. Kad j?izpilda sare???tas instrukcijas, kas rada ?oti daudz p?rejas st?vok?u, augst?k? takts frekvenc? rodas daudz siltuma. Ja elektroener?ija tiek p?rv?rsta siltum? ?tr?k nek? attiec?g? datora dzes??anas sist?ma var atbr?voties no t?, tad tranzistori var pietiekami sakarst, lai tie izietu no ierindas.

Konveijera dzi?ums [ labot ?o sada?u | labot pirmkodu ]

Konveijera dzi?ums par?da, cik procesi var tikt vienlaic?gi apstr?d?ti, protams, katrs sav? gatav?bas form?. P?r?k dzi?? konveijers ir par lielu un daudzas taktis tiek laistas pa tuk?o (ja programm? ir sazarojums, konvejieru n?kas iztuk?ot (pabeigt visus ies?ktos procesus) un ja konveijers ir gar?ks, stipri sazarot?m programm?m tas ir neefekt?v?ks). Intel izr?da savu varu, ieliekot 32 konvejiera rindas, bet paties?b? tas ir absol?ti lieki un pal?nina citus procesus. AMD ar sav?m 14 rind?m ir no??vu?i divus za?us ar vienu ??vienu - konvejieris nest?v tuk?s un tiek atv?l?ta vieta svar?g?k?m liet?m, k?, piem?ram, L1.

Ke?atmi?a [ labot ?o sada?u | labot pirmkodu ]

L1 ir ke?atmi?a , kas noder, lai ?tri pieg?d?tu atk?rtoti nepiecie?amo inform?ciju. Nav daudz, ko teikt - jo vair?k, jo lab?k. L1 ir pirm? l?me?a ke?atmi?a, kas parasti str?d? ar procesora kodola frekvenci, L2 ir otr? l?me?a ke?atmi?a, un t? var b?t l?n?ka.

Skat?t ar? [ labot ?o sada?u | labot pirmkodu ]

Atsauces [ labot ?o sada?u | labot pirmkodu ]

  1. ↑ Real men program in C Arhiv?ts 2010. gada 28. august?, Wayback Machine vietn?., eetimes.com (angliski)
  2. ↑ ≪Apple unleashes M1≫ . Apple Newsroom (Latvija) (ur-LV) . Skat?ts: 2021-06-01 .

?r?j?s saites [ labot ?o sada?u | labot pirmkodu ]

Procesoru ra?ot?ju m?jaslapas [ labot ?o sada?u | labot pirmkodu ]

Ievades ier?ces
Izvades ier?ces
No?emamo datu nes?ju ier?ces
Sist?mas bloks
Datu piesl?gvietas
Saturs ieg?ts no " https://lv.wikipedia.org/w/index.php?title=Centr?lais_procesors&oldid=3895806 "