Процессор тууралуу

Персоналдык компьютердин процессору

Процессор деген эмне, кандай негизде иштейт, кубаты кандай эсептелет, анын иштөөсү үчүн эмне талап кылыпнат, кандай процессор чыгаруучу ишканалар бар, шашпай айтып берели.

Процессор - бул компьютердин негизги микросхемасы, башкача айтканда анын «мээси». Ал компьютердин эсинде сакталган программалык коддорду жана бардык функциялардын иштешин башкарат. Процессордун иштөө жыштыгы канчалык жогору болсо, компьютердин иштөөсү да ошончолук бат болот. Процессордо атайын ячейкалар (уячалар) бар. Алар «регистр» деп аталат. Дал ушул регистрда процессор аткаруучу буйруктар жана маалыматтар жайгашат. Процессордун иши компьютердин эсиндеги буйруктарды жана маалыматтарды ырааттуулугуна жараша тандап, аткаруу болуп саналат.

Процессорлор биз колдонгон телефондо, планшеттерде, сыналгыда, оюнчуктарда, авто унаада, деги эле электрондук түзүлүш бар жерде процессор болот, болгону алар өзүнүн формасы, аткарган функциясы менен айырмаланат.

Процессорду англисче CPU деп аташат (central processing unit - сөзмө-сөз которгондо – борбордук эсептөөчү бирдик), оручасы ЦПУ - центральное процессорное устройство.

Процессор иштегенде компьютердин (электрондук түзүлүштөрдүн) эсиндеги буйруктардын ырааттуулугун (иретин) эсептейт жана аларды аткарат. Мындай буйруктардын ыраатуулугу программа деп аталып, процессордун иштеши үчүн түзүлгөн алгоритмди эске салат. Буйруктарды эсептөө ырааттуулугу төмөнкү учурда өзгөрүшү мүмкүн, тактап айтканда, эгерде процессор буйруктардын биринен кийинкисине өткөндү эсептегенде, кийинки буйруктун дареги башка болуп калышы мүмкүн. Иштөө процессинин өзгөрүүсүнө дагы бир мисал, бул буйрукту токтотуу же болбосо апараттык иштетүүнү бир канча убакытка токтотуп туруудан улам болушу ыктымал.

Борбордук процессордун буйруктары компьютерди башкаруунун эң баштапкы деңгээли болуп саналат. Ушуга байланыштуу ар бир буйрук сөзсүз түрдө аткарылышы керек. Аткарылып жаткан иштердин эч бири текшерилбейт, аны менен бирге керектүү маалыматтардын жоготуу ыктымалдуулугу да текшерилбейт. Компьютер мүмкүн болгон процесстерди гана ишке ашырышы үчүн, буйруктар керектүү программа катары тийешелүү түрдө уюштурулушу керек. Бир цикл баскычтан кийинкисине өтүү ылдамдыгы такт генератору менен аныкталат. Такт генератору борбордук процессор үчүн ритм кызматын аткарган импульстарды иштеп чыгарат. Такт импульсунун жыштыгы «такт жыштыгы» деп аталат.

Процессор деген эмне суроосунда процессордун негизги өзгөчөлүктөрү болуп: разряддуулук жана тез аракеттүүлүк болуп саналат.

Процессордун ылдамдыгы - бул анын секундасына аткарган такттардын санын көрсөткөн параметр болуп саналат. Ал эски компьютерлерде мегагерц (МГц) менен өлчөлөт. Кыскасы, 1 герц 1 такт, 1 МГц (MHz) = 1 секундадагы 1000000 тактка барабар. Учурдагы компьютерлер гигагерц (Ггц, англисче GHz) менен өлчөнүп, 1 гигагерц 1000 мегагерцке тете. Аталган параметр канчалык жогору болсо, процессор ошончолук бат иштейт.

Разряддуулук – бул компьютер үчүн маанилүү болгон ички регистр, маалымат киргизүү жана чыгаруу шинасы (Компьютердин архитектурасы макаласын окуңуз), эстеги дарек шинасы сыяктуу түзүлүштөрдүн параметри болуп саналат. Кыскача маалыматтын берилүү ылдамдыгы десек болот.

Процессордун түрлөрү

• CISC-процессору (Complex Instruction Set Computing) - буйруктардын татаал топтому менен эсептөөчү процессор. Татаал буйруктардын жыйындысына негизделген процессордук архитектура болуп саналат. CISCтин типтүү өкүлдөрү болуп Intel x86 микропроцессорлору эсептелет. (бирок көп жылдан бери аталган процессорлор CISC буйруктардын сырткы системасы гана болуп саналат.)

• RISC-процессору (Reduced Instruction Set Computing) - кыскартылган буйруктар менен эсептөөчү процессор. Аталган процессорлор, кыскартылган буйруктардын жыйындысына негизделген. Төмөнкү мүнөздөмөлөргө ээ: буйруктардын убактысы аныкталган, регистрлердин көп саны, регистр–регистр түрүндөгү операциялар, ошондой эле кыйыр даректүүлүктүн жоктугу. RISC концепциясы IBM Research өкүлү Джон Кок (John Cocke) тарабынан иштелип чыккан. Аталышы Дэвид Паттерсон (David Patterson) тарабынан ойлонуп табылган. Аталган архитектуранын эң жайылган түрү болуп PowerPC ошондой эле G3, G4 и G5 сериясындагы процессорлор болуп саналат. Ошондой эле аталган архитектуранын белгилүү түрү болуп MIPS жана Alpha саналат.

• MISC-процессору (Minimum Instruction Set Computing) - буйруктардын минималдык жыйындысы менен эсептөөчү процессор. Чак Мурдун буйруктар тууралуу идеяларынын кийинки өнүгүүлөрү болуп саналат. Чак Мур RISC процессорлору үчүн алгач жөнөкөйлүк принциби болгон нерсе, бат эле кийинки планга өтүп кетти деп эсептейт. Тез аракетүүлүк үчүн болгон жарышууда RISC, CISC процессорлорунун көпчүлүгүнө татаалдыгы боюнча жетмек түгөл, ашып да кетти. MISC архитектурасы саны чектелген буйруктардын (болжол менен 20-30 буйрук) стек эсептөө моделине негизделген.

• Көп өзөктүү (ядролуу) процессорлор – бир кутуда бир нече өзөккө ээ болот (бир же болбосо бир нече криссталдарда). Бир операциялык система бир нече өзөктө иштөөгө негизделген процессорлор, «мультипроцессор» деп аталган жогорку интеграцияланган системалардын ишке ашышы болуп саналат. Массалык түрдө эки өзөктүү процессорлор өтө көп. K8 микроархитектурасынын базасындагы Conroe жана Athlon64X2 өзөгүндө Intel Core 2 Duo процессорлору.

• 2006 жылдын ноябрь айында биринчи жолу Kentsfield өзөгүндө Intel Core 2 Quad төрт өзөктүү процессор пайда болду. Ал бир кутуда Conroe эки кристалынын жыйындысын түзөт. Эки ядролуу процессор дегенде, төмөнкүдөй түшүнүк пайда болот, логикалык жана физикалык ядролордун бар болушу. Мисалы эки өзөктүү Intel Core Duo процессору эки логикалык өзөккө бөлүнгөн бирок бир физикалык өзөктөн турат. Ал эми Intel Core 2 Duo процессору эки физикалык өзөктөн турат. Бул болсо, анын иштөө ылдамдыгына таасир берет.

• 2007-жылдын 10-сентябрында сатыкка AMD Quad-Core Opteron серверлери үчүн нативдүү (бир кристалл түрүндөгү) AMD Opteron Barcelona коддолгон аталыштарга ээ төрт өзөктүү (ядролуу) процессорлор чыгарылды. 2007-жылы 19-ноябрда AMD Quad-Core Phenom үй компьютерлери үчүн төрт өзөктүү процессорлор сатыкка чыгып, аталган процессорлор жаңы K8L (K10) микроархитектураны ишке ашырышат. 2006-жылы 27-сентябрда Intel 80 дагы бир өзөктүү процессордун прототибин көрсөттү. Процессорлордун мындай массалык түрдө өндүрүлүшү 32 нанометрдик техпроцесске өтүүдөн мурун болушу болжолдонгон.

Айтмакчы, 32 нанометр деп, процессор кристаллында жайгашкан бир транзистордун өлчөмү айтылган.

Кийинчирээк 28, 22, 20, 16, 14, 12, 10, 8, 7, 5, 3 нанометрлик процессорлор чыгарылган. Учурда биздин өлкөдө техпроцесси 40 тан баштап 14 нанометрге чейинки компьютердик процессорлор колдонулат. Нанометр канчалык кичине болсо процессордун баасы ошончолук кымбат, анткени мындай микроскопиялык транзисторлорду даярдоо өтө татаал. Ушуга байланыштуу 10, 8, 7 нанометрлик процессорлор өтө саналуу гана. Ал эми 5, 3 нанометрлик процессорлор бул келечекке багытталган процессорлор.

Core i3, i5, i7 деген процессорлорду баарыңар болбосо да, көпчүлүгүңөр уксаңар керек. Кристаллдагы транзистордун көлөмү канчалык кичине болсо, андай процессор ошончолук аз электр энергиясын талап кылат да, бир кристаллдагы трансизторлордун саны көп болот, а бул өз кезегинде процессордун кубаттуулугуна жана төмөнкү температурада ысыбай иштешине алып келет.