Hvad er en processorkern? [MakeUseOf Forklarer]

Reklame

Hver computer har en processor, uanset om det er en lille effektivitetsprocessor eller et stort kraftværk, ellers ville det ikke være i stand til at fungere. Selvfølgelig er processoren, også kaldet CPU eller Central Processing Unit, en vigtig del af et fungerende system, men det er ikke det eneste.

Dagens processorer er næsten alle i det mindste dual-core, hvilket betyder, at hele processoren selv indeholder to separate kerner, som den kan behandle information med. Men hvad er processorkerner, og hvad gør de præcist?

Hvad er kerner?

En processor kerne er en behandlingsenhed, der læser instruktioner til at udføre specifikke handlinger. Instruktionerne er kædet sammen, så når de kører i realtid, udgør de din computeroplevelse. Bogstaveligt alt, hvad du gør på din computer, skal behandles af din processor. Når du åbner en mappe, kræver det din processor. Når du skriver i et orddokument, kræver det også din processor. Ting som at tegne skrivebordsmiljøet, vinduerne og spilgrafik er jobbet på dit grafikkort - som indeholder hundredvis af processorer, der hurtigt arbejder på data samtidigt - men til en vis grad kræver de stadig din processor.

Hvordan de arbejder

Designerne af processorer er yderst komplekse og varierer meget mellem virksomheder og lige modeller. Deres arkitekturer - i øjeblikket "Ivy Bridge" til Intel og "Piledriver" til AMD - bliver konstant forbedret for at pakke ind den mest effektive ydelse i den mindste mængde plads og energiforbrug. Men på trods af alle arkitektoniske forskelle går processorer gennem fire hovedtrin, når de behandler instruktioner: hent, afkode, udføre og skrive tilbage.

Hent

Hentetrin er det, du forventer at være. Her henter processorkernen instruktioner, der venter på det, normalt fra en form for hukommelse. Dette kan omfatte RAM, men i de moderne processorkerner venter instruktionerne normalt på kernen inde i processorens cache. Processoren har et område kaldet programtælleren, som i det væsentlige fungerer som et bogmærke, så processoren ved, hvor den sidste instruktion sluttede, og den næste begynder.

Decode

Når den har hentet den øjeblikkelige instruktion, fortsætter den med at afkode den. Instruktioner involverer ofte flere områder af processorkernen - såsom aritmetiske - og processorkernen skal finde ud af det. Hver del har noget, der hedder en opcode, som fortæller processorkernen, hvad der skal gøres med de oplysninger, der følger med den. Når processorkernen har regnet det hele ud, kan de forskellige områder af kernen selv komme i gang.

Udfør

Udførelsestrinnet er, hvor processoren ved, hvad den skal gøre og faktisk går videre og gør det. Hvad der netop sker her, varierer meget afhængigt af, hvilke områder af processorkernen der anvendes, og hvilke oplysninger der indføres. For eksempel kan processoren gøre aritmetik inden for ALU- eller Arithmetic Logic Unit. Denne enhed kan forbinde til forskellige indgange og udgange til knapnumre og få det ønskede resultat. Kredsløbene inde i ALU'en gør alt det magiske, og det er ret komplekst at forklare, så jeg forlader det til din egen forskning, hvis du er interesseret.

Skrive tilbage

Det endelige trin, kaldet writeback, simpelthen placerer resultatet af, hvad der er blevet arbejdet på tilbage i hukommelsen. Hvor præcis output går afhænger af behovene i den kørende applikation, men det forbliver ofte i processorregistre for hurtig adgang, da følgende instruktioner ofte bruger det. Derfra vil det blive taget hånd om, indtil dele af det pågældende output skal behandles igen, hvilket kan betyde, at det går i RAM.

Det er bare en cyklus

Hele denne proces kaldes en instruktion cyklus. Disse instruktion cykler sker latterligt hurtigt, især nu hvor vi har kraftige processorer med høje frekvenser. Derudover gør vores hele CPU med sine flere kerner dette på alle kerner, så data kan knuses omtrent lige så mange gange hurtigere som din CPU har kerner, end hvis det var fast med kun en kerne af tilsvarende ydelse. CPU'er har også optimerede instruktionssæt, der er fastgjort til kredsløbet, hvilket kan fremskynde kendte instruktioner, der sendes til dem. Et populært eksempel er SSE.

Konklusion

Glem ikke, at dette er en meget enkel beskrivelse af, hvilke processorer til - i virkeligheden er de langt mere komplekse og gør meget mere, end vi indser. Den nuværende tendens er, at processorfabrikanter forsøger at gøre deres chips så effektive som muligt, og det inkluderer krympning af transistorerne. Ivy Bridge Hvad du behøver at vide om Intels Ivy Bridge [MakeUseOf Forklarer] Hvad du behøver at vide om Intels Ivy Bridge [MakeUseOf Forklarer] Intel har netop udgivet sin nye opdaterede processor, med navnet Ivy Bridge, til både desktops og bærbare computere. Du finder disse nye produkter opført som 3000-serien, og du kan købe mindst nogle af dem ... Læs mere Transistorerne er kun 22nm, og der er stadig lidt at gå, før forskerne støder på en fysisk grænse. Forestil dig al denne behandling foregår i et så lille rum. Vi får se, hvordan processorer forbedres, når vi kommer så langt.

Hvor tror du, at processorer vil gå næste? Hvornår forventer du at se kvanteprocessorer, især på personlige markeder? Lad os vide i kommentarerne!

Billedkreditter: Olivander, Bernat Gallemí, Dominik Bartsch, Ioan Sameli, National Nuclear Security Administration