ไมโครโปรเซสเซอร์หรือซีพียูคืออะไรและมีไว้เพื่ออะไร?

หรือที่เรียกว่าหน่วยประมวลผลกลางหรือหน่วยประมวลผลกลางไมโครโปรเซสเซอร์เป็นเครื่องมือคำนวณที่สมบูรณ์ที่ผลิตบน ชิป ซิลิกอนเดียว เป็นที่รู้จักกันว่าเป็นหัวใจของคอมพิวเตอร์ทั่วไปไม่ว่าจะเป็นเครื่องเดสก์ท็อปเซิร์ฟเวอร์หรือแล็ปท็อป

คุณต้องการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับมันหรือไม่? อย่าพลาดบทความที่น่าสนใจของเรา!

ดัชนีเนื้อหา

ไมโครโปรเซสเซอร์คืออะไร?

แน่นอนว่า ไมโครโปรเซสเซอร์ที่ คุณใช้บนคอมพิวเตอร์ของคุณคือ Pentium, AMD Ryzen หรือหนึ่งใน Intel Core i3, i5, i7 หรือ i9 สิ่งเหล่านี้เป็นโปรเซสเซอร์ที่ได้รับความนิยมมากที่สุด… แต่พวกเขาทั้งหมดทำ“ ประมาณเดียวกัน” (ฉันปล่อยไว้ในเครื่องหมายคำพูดเพราะมีเทคโนโลยีที่แตกต่างกัน) และในทางเดียวกัน

ไมโครโปรเซสเซอร์ตัวแรกคือ Intel 4004 ซึ่งเปิดตัวในปีพ. ศ. 2514 มันไม่ได้มีประสิทธิภาพมากนักเนื่องจากทั้งหมดนี้สามารถทำได้คือการบวกและลบและมันสามารถทำได้ที่ 4 บิตต่อครั้ง แต่มันวิเศษมากที่ทุกอย่างอยู่บนชิป

ไมโครโปรเซสเซอร์มักจะอยู่ผ่าน ซ็อกเก็ต เฉพาะบนแผงวงจรหลักของคอมพิวเตอร์ และสิ่งที่ถูกเพิ่มเข้ามาเพื่อการทำงานที่เสถียรและถูกต้องระบบทำความเย็นซึ่งรวมถึงฮีทซิงค์และพัดลมซึ่งมีหน้าที่กำจัดความร้อนส่วนเกินทั้งหมดที่ฮีตซิงค์ดูดซับ

ระหว่าง แคปซูลไมโครโปรเซสเซอร์ และฮีทซิงค์มักใช้ ความร้อนวางเพื่อให้การนำความร้อนมีประสิทธิภาพมากขึ้น นอกจากนี้ยังมีวิธีการอื่น ๆ ที่ทันสมัยและมีประสิทธิภาพมากขึ้นในตลาดเช่นการระบายความร้อนด้วยของเหลวหรือการใช้เซลล์ Peltier เพื่อการทำความเย็นที่มากขึ้นแม้ว่าการปฏิบัติเหล่านี้จะใช้เฉพาะในการโอเวอร์คล็อก

ไมโครโปรเซสเซอร์คืออะไร

ไมโครโปรเซสเซอร์เป็นส่วนประกอบที่ทำตาม คำสั่ง และงานที่เกี่ยวข้องในการประมวลผลของคอมพิวเตอร์และเป็น "เอ็นจิ้น" ที่เริ่มต้นเมื่อคุณเปิดเครื่องคอมพิวเตอร์ ในระบบคอมพิวเตอร์ไมโครโปรเซสเซอร์เป็นหน่วยกลางที่ดำเนินการและจัดการคำสั่งแบบลอจิคัลที่ส่งไปยังมัน

ไมโครโปรเซสเซอร์ถูกออกแบบมาเพื่อดำเนินการตามปกติเช่นการบวกลบหารคูณการประมวลผลและการสื่อสารอุปกรณ์อินพุตการจัดการเอาต์พุตและอื่น ๆ

ประกอบด้วย วงจรรวม ที่มีทรานซิสเตอร์นับพันขึ้นอยู่กับพลังของอุปกรณ์

โดยทั่วไปแล้วไมโครโปรเซสเซอร์แบ่งออกตามจำนวนคำสั่งที่สามารถประมวลผลได้ในเวลาที่กำหนด ความถี่สัญญาณนาฬิกาที่ วัดเป็นเมกะเฮิร์ตซ์และจำนวนบิตที่ใช้ต่อการเรียนการสอน

ไมโครโปรเซสเซอร์ถูกออกแบบมาเพื่อดำเนินการทางคณิตศาสตร์และการดำเนินการทางตรรกะที่ใช้พื้นที่การเก็บรักษาจำนวนน้อยที่เรียกว่า ลงทะเบียน

เมื่อคอมพิวเตอร์ของคุณเปิดอยู่ไมโครโปรเซสเซอร์จะได้รับคำสั่งพื้นฐาน (BIOS) ระบบอินพุต / เอาท์พุตพื้นฐานแรกที่มาพร้อมกับคอมพิวเตอร์เป็นส่วนหนึ่งของหน่วยความจำ

หลังจากนั้น BIOS หรือระบบปฏิบัติการที่โหลด BIOS ลงในหน่วยความจำของคอมพิวเตอร์ "ไดรฟ์" ไมโครโปรเซสเซอร์ สั่ง ให้ทำเช่นนั้น ไมโครโปรเซสเซอร์ยอมรับข้อมูลไบนารีเป็นอินพุตและให้เอาต์พุตหลังจากประมวลผลตามคำแนะนำที่เก็บไว้ในหน่วยความจำ

ชิปคืออะไร

ชิปนั้นเรียกว่าวงจรรวม โดยทั่วไปแล้วจะเป็นซิลิคอนชิ้นเล็ก ๆ บาง ๆ ที่ ทรานซิสเตอร์ ซึ่งประกอบขึ้นเป็นไมโครโปรเซสเซอร์

ชิปสามารถมีขนาดใหญ่เท่ากับนิ้วที่ด้านหนึ่งและสามารถเก็บทรานซิสเตอร์ได้หลายสิบล้านตัว โปรเซสเซอร์ที่ง่ายที่สุดอาจประกอบด้วยทรานซิสเตอร์สองสามพันตัวที่สลักอยู่บนชิปขนาดไม่กี่ตารางเมตร

ไมโครโปรเซสเซอร์ทำงานอย่างไร

ภาพจากวิกิพีเดีย

ตัวประมวลผลคือสมองของคอมพิวเตอร์ที่โดยทั่วไปประกอบด้วยหน่วยคำนวณและตรรกะ (ALU) หน่วยควบคุมและเมทริกซ์รีจิสเตอร์

ตามที่ชื่อระบุไว้ ALU จะดำเนินการ ทางคณิตศาสตร์ และ การดำเนินการ ทางตรรกะทั้งหมดกับข้อมูลที่ได้รับจากหน่วยความจำหรืออุปกรณ์อินพุต

register matrix ประกอบด้วยชุดรีจิสเตอร์เช่นแอคคิวมูเลเตอร์ (A), B, C, D, ฯลฯ ซึ่งทำหน้าที่เป็นตำแหน่งชั่วคราวของหน่วยความจำที่เข้าถึงได้อย่างรวดเร็วเพื่อประมวลผลข้อมูล

ในส่วนของ ชุดควบคุมจะควบคุม การไหลของคำสั่งและข้อมูลทั่วทั้งระบบ

ดังนั้นโดยทั่วไปไมโครโปรเซสเซอร์จะรับอินพุตจากอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อประมวลผลตามคำแนะนำที่ให้ไว้ในหน่วยความจำและสร้างเอาต์พุต

ข้อดีของไมโครโปรเซสเซอร์

• ราคาถูก : ไมโครโปรเซสเซอร์มี ต้นทุนต่ำ ด้วยเทคโนโลยีวงจรรวม ซึ่งช่วยลดต้นทุนของระบบคอมพิวเตอร์ ความเร็วสูง : ชิปไมโครโปรเซสเซอร์สามารถทำงานที่ความเร็วสูงมากด้วยเทคโนโลยีที่ใช้ สามารถประมวลผลคำสั่งได้นับล้านต่อวินาที ขนาดเล็ก : เนื่องจากเทคโนโลยีการรวมขนาดใหญ่และขนาดใหญ่พิเศษ ไมโครโปรเซสเซอร์ จึงผลิตด้วยขนาดพื้นผิวที่ลดลงอย่างมาก สิ่งนี้จะลดขนาดของระบบคอมพิวเตอร์ทั้งหมด สารพัดประโยชน์ : ไมโครโปรเซสเซอร์มีความสามารถหลากหลายมากชิปตัวเดียวกันสามารถใช้กับแอพพลิเคชั่นได้มากมายเพียงแค่เปลี่ยนโปรแกรม การใช้พลังงานต่ำ : ไมโครโพรเซสเซอร์ผลิตโดยใช้เทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์โลหะออกไซด์เสริม (CMOS) ซึ่ง MOSFETs (ทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์ฟิลด์โลหะออกไซด์ - เซมิคอนดักเตอร์) ทำงานในโหมดความอิ่มตัวและคัตออฟ ดังนั้นการใช้พลังงานจึงต่ำมาก

เราขอแนะนำให้คุณ Vcore คืออะไรและคุณสามารถปรับเปลี่ยนเพื่อลดการใช้โปรเซสเซอร์ได้อย่างไร

• การสร้างความร้อนน้อยลง : เมื่อเปรียบเทียบกับอุปกรณ์หลอดสุญญากาศ (วาล์วเทอร์โมอิออน) อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์จะไม่ปล่อยความร้อนออกมามาก ความน่าเชื่อถือ : ไมโครโปรเซสเซอร์มีความน่าเชื่อถือและอัตราความล้มเหลวต่ำกว่ามากเมื่อใช้เทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์ แบบพกพา : อุปกรณ์คอมพิวเตอร์หรือระบบที่ทำจากไมโครโปรเซสเซอร์สามารถพกพาได้เนื่องจากมีขนาดเล็กและใช้พลังงานต่ำ

คำศัพท์ทั่วไปที่ใช้ในไมโครโปรเซสเซอร์

เพื่อให้เข้าใจถึงวิธีการทำงานของไมโครโปรเซสเซอร์จะช่วยให้มองเข้าไปข้างในและเรียนรู้เกี่ยวกับตรรกะที่ใช้ในการสร้าง ในกระบวนการนี้คุณสามารถเรียนรู้เกี่ยวกับภาษาท้องถิ่นของไมโครโปรเซสเซอร์และสิ่งต่าง ๆ ที่วิศวกรสามารถทำได้เพื่อเพิ่มความเร็วของโปรเซสเซอร์

ต่อไปนี้เป็นคำศัพท์ทั่วไปที่ใช้ในฟิลด์ของไมโครโปรเซสเซอร์:

ขึ้นรถบัส

บัสเป็นชุด ตัวนำที่ ตั้งใจส่งข้อมูลที่อยู่หรือควบคุมข้อมูลไปยังองค์ประกอบต่าง ๆ ของไมโครโปรเซสเซอร์ โดยปกติแล้วไมโครโปรเซสเซอร์จะมีบัส 3 ประเภท ได้แก่ Data Bus, Control Bus และ Address Bus โปรเซสเซอร์ 8 บิตจะใช้บัสกว้าง 8 บิต

ชุดคำสั่ง

ชุดคำสั่งคือกลุ่มคำสั่งที่ไมโครโปรเซสเซอร์สามารถเข้าใจได้ ชุดคำสั่ง นั้นเป็นส่วนต่อประสานระหว่างฮาร์ดแวร์กับซอฟต์แวร์ คำสั่งแนะนำให้หน่วยประมวลผลเปลี่ยนทรานซิสเตอร์ที่เกี่ยวข้องเพื่อทำการประมวลผลข้อมูลบางอย่าง ตัวอย่างเช่นเพิ่ม A, B; ใช้เพื่อเพิ่มตัวเลขสองตัวที่เก็บใน A และ B ที่ลงทะเบียน

ความยาวของคำ

ความยาวของ Word คือ จำนวนบิต บนบัสข้อมูลภายในของโปรเซสเซอร์หรือเป็นจำนวนบิตที่โปรเซสเซอร์สามารถประมวลผลได้ในครั้งเดียว

ตัวอย่างเช่นตัวประมวลผล 8 บิตจะมีบัสข้อมูล 8 บิตรีจิสเตอร์ 8 บิตและจะประมวลผล 8 บิตต่อครั้ง หากต้องการดำเนินการกับบิตที่สูงกว่า (32 หรือ 16 บิต) คุณจะแบ่งส่วนนั้นออกเป็นชุดของการดำเนินการ 8 บิต

หน่วยความจำแคช

แคชคือหน่วยความจำเข้าถึงโดยสุ่มที่มีอยู่ในโปรเซสเซอร์ ด้วยวิธีนี้โปรเซสเซอร์สามารถเข้าถึงข้อมูลในหน่วยความจำแคชได้เร็วกว่า RAM ปกติ หรือที่เรียกว่า "หน่วยความจำ CPU" แคชใช้เพื่อเก็บข้อมูลหรือคำแนะนำที่มีการอ้างอิงบ่อยครั้งโดยซอฟต์แวร์หรือโปรแกรมในระหว่างการดำเนินการ สิ่งนี้จะ เพิ่มความเร็ว โดยรวมของการทำงาน

ความถี่สัญญาณนาฬิกา

ไมโครโปรเซสเซอร์ใช้สัญญาณนาฬิกาเพื่อควบคุมความเร็วในการประมวลผลคำสั่งซิงโครไนซ์ส่วนประกอบภายในอื่น ๆ และควบคุมการถ่ายโอนข้อมูลระหว่างกัน ดังนั้นความเร็วสัญญาณนาฬิกาหมายถึงความเร็วที่ไมโครโปรเซสเซอร์ดำเนินการตามคำแนะนำ โดยทั่วไปจะวัดเป็น เฮิรตซ์ และแสดงเป็นเมกะเฮิร์ตซ์ (MHz), กิกะเฮิร์ตซ์ (GHz) ฯลฯ

การจำแนกไมโครโปรเซสเซอร์

ไมโครโปรเซสเซอร์สามารถจำแนกได้ดังนี้:

ความยาวของคำ

ขึ้นอยู่กับความยาวของคำของโปรเซสเซอร์เราสามารถมีโปรเซสเซอร์ 8 บิต, 16- บิต, 32- บิตและ 64- บิต

RISC - ชุดคำสั่งลด

RISC เป็น สถาปัตยกรรม ไมโครโปรเซสเซอร์ชนิดหนึ่งที่ใช้ชุดคำสั่งขนาดเล็กที่มีวัตถุประสงค์ทั่วไปและได้รับการปรับให้เหมาะสมที่สุดแทนที่จะเป็นชุดคำสั่งพิเศษที่มีลักษณะเฉพาะที่พบในส่วนประกอบอื่น ๆ

เราแนะนำให้คุณตรวจสอบอุณหภูมิโปรเซสเซอร์

RISC ให้บริการที่มีประสิทธิภาพสูงกว่าสถาปัตยกรรม CISC ตรงข้าม ในโปรเซสเซอร์การประมวลผลของแต่ละคำสั่งต้องใช้วงจรพิเศษในการโหลดและประมวลผลข้อมูล ดังนั้นเมื่อลดคำแนะนำลงโปรเซสเซอร์จะใช้วงจรที่เรียบง่ายและการทำงานที่รวดเร็วขึ้น

ไมโครโปรเซสเซอร์เหล่านี้มี:

• ชุดคำสั่งง่าย ๆ โปรแกรมที่ใหญ่กว่าประกอบด้วยการลงทะเบียนจำนวนมากวงจรตัวประมวลผลอย่างง่าย (ทรานซิสเตอร์จำนวนน้อย) การใช้ RAM มากขึ้นคำแนะนำความยาวคงที่โหมดการกำหนดแอดเดรสแบบง่ายโดยทั่วไปจำนวนรอบนาฬิกาที่จะดำเนินการคำสั่ง

CISC - ชุดคำสั่งเชิงซ้อน

CISC เป็นสถาปัตยกรรมไมโครโปรเซสเซอร์ตรงข้ามกับ RISC มันทำเพื่อ ลดจำนวนคำสั่ง ต่อโปรแกรมโดยไม่สนใจจำนวนรอบต่อคำสั่ง ด้วยวิธีนี้คำแนะนำที่ซับซ้อนจะถูกแปลงเป็นฮาร์ดแวร์โดยตรงซึ่งทำให้โปรเซสเซอร์มีความซับซ้อนและทำงานช้าลง

สถาปัตยกรรม นี้ออกแบบมาเพื่อลดต้นทุนของหน่วยความจำลดระยะเวลาของโปรแกรม

ไมโครโปรเซสเซอร์เหล่านี้มี:

• ชุดคำสั่งที่ซับซ้อนโปรแกรมที่เล็กที่สุดจำนวนการลงทะเบียนน้อยวงจรตัวประมวลผลที่ซับซ้อน (ทรานซิสเตอร์เพิ่มเติม) การใช้ RAM น้อยคำแนะนำความยาวผันแปรได้หลากหลายโหมดการกำหนดที่อยู่จำนวนรอบของนาฬิกาที่เปลี่ยนแปลงได้สำหรับแต่ละคำสั่ง

โปรเซสเซอร์พิเศษ

มีโปรเซสเซอร์บางตัวที่ออกแบบมาเพื่อรองรับฟังก์ชั่นบางอย่าง:

• ตัวประมวลผลร่วม DSP (Digital Signal โปรเซสเซอร์): โปรเซสเซอร์ที่ใช้ร่วมกับโปรเซสเซอร์หลัก (ตัวประมวลผลทางคณิตศาสตร์ 8087 ที่ใช้กับ 8086) โปรเซสเซอร์ I / O ทรานสมิตเตอร์: ไมโครโปรเซสเซอร์พร้อมหน่วยความจำท้องถิ่น

เราขอแนะนำให้คุณเลือกโปรเซสเซอร์สำหรับพีซีเครื่องใหม่ของฉัน

ในที่สุดไมโครโปรเซสเซอร์เป็นหน่วยที่สำคัญที่สุดในระบบคอมพิวเตอร์และรับผิดชอบในการประมวลผลชุดคำสั่งและ กระบวนการที่ ไม่เหมือนใครดังนั้นจึงจำเป็นต้องวิเคราะห์ว่า ไมโครโปรเซสเซอร์ที่ดีที่สุด ในปัจจุบันคือตัวเลือกที่ดี รายละเอียดเหล่านี้ที่เราได้แสดงความคิดเห็นเป็นของโปรเซสเซอร์ แต่พื้นฐานเพื่อทำความเข้าใจว่าโปรเซสเซอร์ของ 20 - 30 ปีที่ผ่านมาทำงานอย่างไร ปัจจุบันมีคุณสมบัติอื่น ๆ อีกมากมายที่เราขอเชิญคุณตรวจสอบ คุณคิดอย่างไรกับบทความของเรา เราหวังว่าจะแสดงความคิดเห็นของคุณ!