Mikroişlemci veya cpu ne içindir ve ne için kullanılır?

CPU veya merkezi işlem birimi olarak da bilinen mikroişlemci, tek bir silikon çip üzerinde üretilen eksiksiz bir bilgi işlem motorudur. Masaüstü bilgisayar, sunucu veya dizüstü bilgisayar gibi normal bir bilgisayarın kalbi olarak da bilinir.

Bununla ilgili daha fazla bilgi edinmek ister misiniz? İlginç makalemizi kaçırmayın!

İçindekiler dizini

Mikroişlemci nedir?

Elbette bilgisayarınızda kullandığınız mikroişlemci bir Pentium, AMD Ryzen veya Intel Core i3, i5, i7 veya i9 nesillerinden biridir. Bunlar en popüler işlemciler… ama hepsi gerçekten “neredeyse aynı” (tırnak işaretleri içinde bırakıyorum, çünkü onu ayıran teknolojiler var) ve aynı şekilde.

İlk mikroişlemci 1971'de tanıtılan Intel 4004'dü. Çok güçlü değildi, çünkü yapabileceği tek şey toplama ve çıkarma yapmaktı ve bunu bir seferde sadece 4 bitte yapabiliyordu. Ama her şeyin bir çipte olması şaşırtıcıydı.

Mikroişlemci genellikle bilgisayarın anakartındaki belirli bir soketle barındırılır; ve buna, kararlı ve doğru çalışması için, ısı alıcının emdiği tüm fazla ısıyı ortadan kaldırmaktan sorumlu olan bir soğutucu ve fanlar içeren bir soğutma sistemi eklenir.

Mikroişlemci kapsülü ile soğutucu arasındaki termal macun, ısı iletkenliğini daha etkili hale getirmek için yaygın olarak kullanılır. Buna ek olarak, piyasada sıvı soğutma veya daha fazla soğutma için peltier hücrelerinin kullanımı gibi daha modern ve daha verimli yöntemler de vardır, ancak bu uygulamalar neredeyse yalnızca overclock için kullanılır.

Mikroişlemci ne için?

Mikroişlemci, bilgisayar işlemeyle ilgili talimatları ve görevleri gerçekleştiren bir bileşendir ve bilgisayarı açtığınızda başlayan "motor" dur. Bir bilgisayar sisteminde, mikroişlemci, kendisine iletilen mantıksal talimatları yürüten ve yöneten merkezi birimdir.

Mikroişlemci toplama, çıkarma, bölme, çarpma, süreçler arası ve aygıt iletişimi, giriş, çıkış yönetimi ve daha fazlası gibi tipik işlemleri gerçekleştirmek üzere tasarlanmıştır.

Ekipmanın gücüne bağlı olarak binlerce transistör içeren entegre devrelerden oluşur.

Mikroişlemciler genellikle belirli bir sürede işleyebilecekleri talimat sayısına, megahertz'de ölçülen saat frekansına ve talimat başına kullanılan bit sayısına göre sınıflandırılır.

Mikroişlemci, register adı verilen küçük sayı tutma alanlarını kullanan aritmetik ve mantıksal işlemleri gerçekleştirmek üzere tasarlanmıştır.

Bilgisayarınız açıkken, mikroişlemci, belleğinin bir parçası olarak bilgisayarla birlikte gelen ilk temel giriş / çıkış sistemi (BIOS) talimatını alır.

Bundan sonra, BIOS veya BIOS'un bilgisayarın belleğine yüklediği işletim sistemi, mikroişlemciyi "yönlendirir" ve bunu yapmasını söyler. Mikroişlemci, ikili verileri giriş olarak kabul eder ve işlemden sonra bellekte saklanan talimatlara göre çıkış sağlar.

Çip nedir?

Bir çipe entegre devre de denir. Genellikle üzerine mikroişlemciyi oluşturan transistörlerin kazınmış olduğu küçük, ince bir silikon parçasıdır.

Bir çip bir tarafta bir inç kadar büyük olabilir ve on milyonlarca transistörü tutabilir. En basit işlemciler, birkaç milimetrelik bir çip üzerine kazınmış birkaç bin transistörden oluşabilir.

Mikroişlemci nasıl çalışır?

Vikipedi'den görüntü

İşlemci, temel olarak bir aritmetik ve mantık birimi (ALU), bir kontrol birimi ve bir kayıt matrisinden oluşan bir bilgisayarın beynidir.

Adından da anlaşılacağı gibi ALU, bellek veya giriş aygıtlarından alınan veriler üzerinde tüm aritmetik ve mantıksal işlemleri gerçekleştirir.

Kayıt matrisi, verileri işlemek için hızlı erişim belleğinin geçici konumları olarak işlev gören akümülatör (A), B, C, D, vb. Bir dizi kayıttan oluşur.

Kontrol ünitesi, sistemdeki talimatların ve verilerin akışını yönetir.

Temel olarak, bir mikroişlemci girişi bağlı cihazlardan alır, bellekte verilen talimatlara göre işler ve çıkışı üretir.

Mikroişlemcinin avantajları

• Düşük maliyet : Entegre devre teknolojisi sayesinde mikroişlemciler düşük maliyetle mevcuttur. Bu da bir bilgisayar sisteminin maliyetini azaltır. Yüksek hız : Mikroişlemci yongaları, kullanılan teknoloji sayesinde çok yüksek hızda çalışabilir. Saniyede milyonlarca talimat yürütebilir. Küçük boyut : Büyük ölçekli ve ultra büyük ölçekli entegrasyon teknolojisi nedeniyle, büyük ölçüde küçültülmüş yüzey boyutuna sahip bir mikroişlemci üretilir. Bu, tüm bilgisayar sisteminin boyutunu azaltacaktır. Çok yönlü : Mikroişlemciler çok yönlüdür, aynı çip, programı değiştirerek (bellekte saklanan talimatlar) birkaç uygulama için kullanılabilir. Düşük Güç Tüketimi : Mikroişlemciler genellikle MOSFET'lerin (metal-oksit-yarı iletken alan etkili transistörler) doygunluk ve kesme modlarında çalıştığı tamamlayıcı metal oksit yarı iletken (CMOS) teknolojisi kullanılarak üretilir. Bu nedenle, güç tüketimi çok düşüktür.

SİZE TAVSİYE EDİYOR Vcore nedir ve işlemci tüketimini azaltmak için nasıl ayarlayabilirsiniz?

• Daha az ısı üretimi : Vakum tüplü cihazlara (termo-iyonik valf) kıyasla, yarı iletken cihazlar çok fazla ısı yaymaz. Güvenilir : Mikroişlemciler çok güvenilirdir ve yarı iletken teknolojisi kullanıldığı için arıza oranı çok daha düşüktür. Taşınabilir : Mikroişlemcilerden yapılan bilgisayar aygıtları veya sistemleri, küçük boyutları ve düşük güç tüketimi nedeniyle taşınabilir hale getirilebilir.

Mikroişlemcide kullanılan genel terimler

Mikroişlemcinin nasıl çalıştığını anlamak için içeriye bakmak ve bir tane oluşturmak için kullanılan mantığı öğrenmek faydalıdır. Bu süreçte ayrıca bir mikroişlemcinin ana dili ve bir işlemcinin hızını artırmak için mühendislerin yapabileceği birçok şey hakkında bilgi edinebilirsiniz.

Mikroişlemciler alanında kullanılan bazı yaygın terimler şunlardır:

Otobüs

Veri yolu, bir mikroişlemcinin farklı elemanlarına veri, adres veya kontrol bilgisi iletmeyi amaçlayan bir grup iletkendir. Genellikle, bir mikroişlemcinin 3 veri yolu vardır: Veri Yolu, Kontrol Veri Yolu ve Adres Veriyolu 8 bit işlemci 8 bit genişliğinde bir veri yolu kullanır.

Komut seti

Komut kümesi, bir mikroişlemcinin anlayabileceği komut grubudur. Komut kümesi, donanım ve yazılım arasındaki bir arabirimdir. Bir talimat, işlemciye bazı veri işlemesi yapmak için ilgili transistörleri değiştirmesini bildirir. Örneğin A, B EKLE; A ve B kayıtlarında saklanan iki sayıyı eklemek için kullanılır.

Kelime uzunluğu

Kelime uzunluğu, işlemcinin dahili veri yolundaki bit sayısı veya bir işlemcinin bir seferde işleyebileceği bit sayısıdır.

Örneğin, 8 bitlik bir işlemcinin 8 bitlik bir veri yolu, 8 bitlik kayıtları ve bir seferde 8 biti işleyecektir. Daha yüksek bit işlemleri (32 veya 16 bit) gerçekleştirmek için, bunu 8 bit işlem serisine bölebilirsiniz.

Önbellek

Önbellek, işlemciye yerleştirilmiş rastgele erişimli bir bellektir. Bu şekilde, işlemci, önbellekteki verilere normal RAM'den daha hızlı erişebilir. "CPU belleği" olarak da bilinir. Önbellek, çalışma sırasında yazılım veya program tarafından sıkça başvurulan verileri veya talimatları saklamak için kullanılır. Bu işlemin genel hızını artıracaktır.

Saat frekansı

Mikroişlemciler, talimatların yürütülme hızını kontrol etmek, diğer dahili bileşenleri senkronize etmek ve aralarındaki veri transferini kontrol etmek için bir saat sinyali kullanır. Bu nedenle, saat hızı, bir mikroişlemcinin talimatları yürütme hızını ifade eder. Genellikle, hertz cinsinden ölçülür ve megahertz (MHz), gigahertz (GHz), vb.

Mikroişlemci sınıflandırması

Mikroişlemciler aşağıdaki gibi sınıflandırılabilir:

Kelime uzunluğu

İşlemcinin kelime uzunluğuna bağlı olarak 8 bit, 16 bit, 32 bit ve 64 bit işlemcilere sahip olabiliriz.

RISC - İndirimli Komut Seti

RISC, diğer bileşenlerde bulunan daha özel bir talimatlar kümesi yerine, küçük, genel amaçlı, yüksek düzeyde optimize edilmiş bir talimat seti kullanan bir tür mikroişlemci mimarisidir.

SİZİ TAVSİYE EDİYORUZ İşlemci sıcaklığı nasıl kontrol edilir

RISC, karşıt CISC mimarisine göre yüksek performans sunar. İşlemcide, her komutun yürütülmesi, verilerin yüklenmesi ve işlenmesi için özel bir devre gerektirir. Bu nedenle, talimatları azaltarak, işlemci basit devreler ve daha hızlı çalışma kullanır.

Bu mikroişlemciler:

• Basit komut seti Daha büyük programlar Çok sayıda kayıttan oluşur Basit işlemci devresi (az sayıda transistör) RAM'in daha fazla kullanımı Sabit uzunluk talimatları Basit adresleme modları Bir komutu yürütmek için normal olarak ayarlanan saat döngüsü sayısı

CISC - Karmaşık Komut Seti

CISC, RISC'ye karşı olan mikroişlemci mimarisidir. Program başına komut sayısını azaltmak ve komut başına döngü sayısını göz ardı etmek için yapılır. Bu şekilde, karmaşık talimatlar doğrudan donanıma dönüştürülür, bu da işlemciyi daha karmaşık ve yavaş çalışır hale getirir.

Bu mimari, programın süresini azaltarak bellek maliyetini azaltmak için tasarlanmıştır.

Bu mikroişlemciler:

• Karmaşık komut seti En küçük program Daha az sayıda kayıt Karmaşık işlemci devresi (daha fazla transistör) RAM'in az kullanımı Değişken uzunluk talimatları Adresleme modlarının çeşitliliği Her komut için değişken saat çevrimi sayısı

Özel işlemciler

Bazı özel işlevleri yerine getirmek için tasarlanmış bazı işlemciler vardır:

• DSP (Dijital Sinyal İşlemcileri) Yardımcı İşlemciler: bir ana işlemciyle birlikte kullanılan işlemciler (8086 ile kullanılan matematik yardımcı işlemcisi 8087) G / Ç işlemcileri Aktarıcı: kendi yerel belleğine sahip mikroişlemci

SİZİ TAVSİYE EDİYORUZ Yeni bilgisayarım için hangi işlemciyi seçmeliyim?

Son olarak, bir mikroişlemci bir bilgisayar sistemindeki en önemli birimdir ve benzersiz talimatlar ve süreçler setini işlemekten sorumludur, bu nedenle, iyi bir seçim yapmak için bugün en iyi mikroişlemciler olan analiz etmek önemlidir. Yorumladığımız bu ayrıntılar bir işlemciye ait, ancak 20-30 yıl önce bir işlemcinin nasıl çalıştığını anlamak temel. Şu anda sizi araştırmaya davet ettiğimiz daha birçok özellik var. Makalemiz hakkında ne düşünüyorsun? Yorumlarınızı bekliyoruz!