Ang processor ay isa sa pinakamahalagang bahagi ng isang computer, ang utak nito. Kinokontrol niya ang bahagi ng computing nito at nagpapatupad ng mga code ng programa. Kung hindi, ang processor ay tinatawag na microprocessor. At isinalin mula sa English ang abbreviation na CPU ay nangangahulugang central processing unit.

Ang unang processor ng uri nito ay naimbento sa Intel. Petsa ng kapanganakan: Nobyembre 15, 1971. Ito ang unang four-bit processor na tinatawag na intel 4004. Ibang-iba ito sa mga modernong inapo nito sa kapangyarihan at disenyo. Nagkaroon dalas ng orasan hindi hihigit sa 740 kHz, labing-anim na apat na bit na output at ang parehong bilang ng mga input. Aktibo itong ginamit sa mga ilaw ng trapiko, mga blood analyzer, at pagkatapos ay sa Pioneer-10 probe. Siyempre, ang lahat ng mga unang CPU ay may mahinang core para sa mga operasyon ng pagkalkula.

Ano ang processor

Ang processor o CPU (bilang ang abbreviation ay isinulat nang mas maaga) ay nagpoproseso ng impormasyong natanggap mula sa ibang mga device. Ginagawa ito pareho sa sarili nitong memorya at sa memorya ng iba pang mga device. Bilang karagdagan, ang aparato ay maaaring malaya pamahalaan ang gawain iba pang mga elemento ng motherboard, parehong built-in at discrete.

Ang CPU ay hindi lamang sa motherboard. Ang mga graphics card ay may sariling mga device o GPU (mga graphics processing unit). Sila ang may pananagutan pagganap ng video at pagpapakita ng larawan sa screen. Maaari nating tapusin na kung saan kailangan ang kumplikadong gawaing computational sa matematika, kung saan kinakailangan na kontrolin ang mga utos at pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga elektronikong bahagi ng mga device, palaging kailangan ang isang utak na magsasama-sama ng lahat at lumikha ng mga panuntunan, at hindi papayagan ang proseso na dumaloy nang magulo. . Ang utak na ito ay ang central processing unit (CPU).

Ang kapangyarihan ay nakasalalay sa bilis ng pagtutugma ng command at pagproseso ng data na namuhunan ng tagagawa. Ang bilis at maraming iba pang mga parameter ay nakasalalay sa bilang ng mga transistor sa aparato, ang bilang ng mga core, at ang kapasidad nito. At ang kakayahang magsagawa ng isang tiyak na hanay ng mga tagubilin ay tinatawag na arkitektura ng CPU.

Ano ang arkitektura ng processor

Sa pamamagitan ng arkitektura ng CPU ang ibig naming sabihin pagiging tugma ng device na may isang tiyak na hanay ng mga utos, mga pamamaraan ng kanilang pagpapatupad, mga istruktura. Sa mga tuntunin ng dami at bilis, ang RISC at CISC ay nakikilala.

RISC isinalin ay nangangahulugan ng isang computer na may pinababang hanay ng mga utos. Ang arkitektura na ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagtaas ng pagganap dahil sa pinasimple na mga tagubilin. Kaya, ang dalas ng orasan ay tumataas at ang kanilang pamamahagi sa pagitan ng mga bloke ay tumataas.

Para sa mga CPU na may RISC architecture katangian ng pag-aayos ng haba mga tagubilin sa makina (32 bits), walang read-write-change operations. Sa isang microprocessor na may ganitong arkitektura, walang firmware na makikita sa loob nito. Ang mga utos ay isinasagawa bilang normal na code ng makina.

CISC Ang arkitektura ay isang kumplikadong hanay ng mga utos. Dapat sabihin na ang lahat ng kasalukuyang mga CPU ay binuo gamit ang arkitektura na ito. At maraming modernong processor ang nakabatay sa arkitektura na ito ngunit may RISC core. Ito ay nakikilala mula sa RISC sa pamamagitan ng isang hindi nakapirming bilang ng mga haba ng command, ang lahat ng mga aksyon ay naka-encode sa isang command, at isang maliit na bilang ng mga rehistro.

Mga uri ng CPU

CPU nahahati sa mga uri sa pamamagitan ng tagagawa, sa pamamagitan ng pag-install, sa pamamagitan ng bilang ng mga core at maraming iba pang mga parameter. Ang lahat ng ito ay may kondisyon at medyo kumplikado. Tingnan natin ang mga pangunahing.

CPU ng tagagawa nahahati sa Intel, AMD, VIA. Ang mga CPU mula sa Intel ay nahahati sa mga linya ng i3, i5, i7. Ang bawat linya ay may mula sa dalawang core, halimbawa i3, hanggang apat o higit pa (i5, i7, i9). Ang bawat linya ay naglalaman ng ilang henerasyon CPU. Ang bawat henerasyon ay binago sa pamamagitan ng pagdaragdag ng mga core at pagtaas ng bilis ng pag-compute. Ang mga mas lumang linya mula sa Intel, gaya ng core 2 duo at iba pa, ay hindi pa nauubos.

Ang mga CPU mula sa AMD ay naiiba sa paggawa ng kumpanyang ito mga hybrid na aparato. Kasama rin nila ang isang graphics chip. Samakatuwid, kung minsan ang isang discrete video card ay hindi kinakailangan. Ang mga ito ay mahusay, mga workhorse. Ang negatibo lang ay ang mabilis pagtaas ng temperatura. Ang mga ito ay mas mainit kaysa sa mga processor ng Intel.

Ang mga CPU mula sa Taiwanese company na VIA ay hindi gaanong sikat. Hindi sila maaaring makipagkumpitensya sa mga higanteng kumpanya tulad ng Intel o AMD.

Mga device hinati sa bit depth. Ang bit capacity ay ang laki ng pagpoproseso ng data sa bawat clock cycle na ipinagpapalit ng CPU sa RAM. Mayroon lamang dalawa sa kanila - 32-bit at 64-bit. Sa isang computer na may 32-bit na CPU, 32-bit na Windows lamang ang naka-install. Ang limitasyon ng RAM ay hanggang 4 gigabytes. Ang 64-bit na processor ay inilabas bilang extension ng una. Samakatuwid, maaari mong i-install ang parehong 32 at 64 bit system dito. Ang limitasyon ng RAM ay 16 terabytes na.

Sa pamamagitan ng bilang ng mga core Ang CPU ay nahahati sa dual-core, quad-core, six-core, eight-core, atbp. Ang mas maraming core, mas maraming thread, na nangangahulugang tumataas ang performance ng computer.

Sa pamamagitan ng pagbili ng processor na may built-in na video card, hindi kakailanganin ng user na gumastos ng karagdagang pera sa isang discrete. Ginagawang posible ng mga modernong processor na may built-in na video card na magtrabaho kasama ang maraming hindi hinihinging programa at maglaro ng mga lumang laro. Para sa mga mas bagong laro o mabibigat na programa tulad ng AutoCAD, Photoshop, na lubhang kinasasangkutan ng graphical computing, kakailanganin pa rin ng karagdagang video card.

Sa pamamagitan ng arkitektura, ang mga processor ay maaaring nahahati sa RISC at CISC (na tinalakay nang mas maaga), pati na rin ang isang buffer, preprocessor at clone processor. Buffer - ginagamit para sa intermediate na pagproseso ng impormasyon, i.e. gumaganap bilang isang buffer sa pagitan ng gitnang processor at mga aparato. Ang preprocessor ay alinman sa isang preprocessing program o isang device na gumaganap ng parehong mga function bilang isang buffer. Ang mga clone ay mga kopya ng mga processor mula sa mga sikat na kumpanya;

Ano ang binubuo nito at paano ito gumagana?

Sa ibaba sa figure makikita mo ang panloob na diagram ng mga parameter na bumubuo sa processor. Sa panlabas ay lumilitaw siya ostiya ng silikon na may bilyun-bilyong transistor kung saan nagpapalitan ito ng mga signal sa iba pang mga device.

Ang mga pangunahing device ng anumang CPU ay isang core o ilang mga core, dalawa o tatlong antas ng cache memory, isang random access memory controller, at isang system bus controller.

Kasama sa core bloke ng pagkuha ng tagubilin, branch predictor, decoding blocks, data sampling, instruction execution, control block, interrupt block, registers at program counter.

Ang pinakamahalaga ay ang interrupt block. Pinapayagan ka nitong ihinto ang mga programa at tumugon sa mga kaganapan sa isang napapanahong paraan. Iyon ay, ang bloke na ito ay responsable para sa multitasking ng processor.

Ang cache memory ay responsable para sa pansamantalang imbakan ng impormasyon, na pinakamadalas na ina-access ng user. Dahil dito, ang bilis ng paghahatid ng data sa mga rehistro ng CPU ay tumataas.

Random Access Memory Controller matatagpuan sa Northbridge. Ito ay responsable para sa pagkonekta ng CPU sa RAM at mga graphics controller node.

Responsable ang system bus controller binary code transmission.

Dahil ginagawa ng processor ang halos lahat ng trabaho at mabigat ang load, dapat gumana nang naaayon ang heat dissipation system. Tinukoy ang heat dissipation o TDP na kinakailangan para sa bawat processor. Hindi sila nagpapakita ng pinakamataas na halaga, ngunit pinakamababang halaga sa ilalim ng normal na mga kondisyon ng pagpapatakbo. Kung ang computer ay nag-overheat, dahil sa mahinang paglamig, ang temperatura ay tumataas. Kapag na-trigger sobrang init na signal Ang computer ay naka-off o lumalaktaw sa ilang mga cycle. Iyon ay, maaari itong mag-freeze at gumana nang dahan-dahan.

Mga pangunahing katangian ng CPU

Ang mga pangunahing katangian ng CPU ay kinabibilangan ng:

• Bilang ng mga core. Responsable sila para sa sabay-sabay na pagpapatakbo ng mga programa. Ngunit hindi ito nangangahulugan na mas maraming mga core, mas mabilis na tatakbo ang programa. Kung ang utility ay na-optimize para sa dalawang core, gagana ito sa dalawang core at wala na.
• DalasCPU kinokontrol ang bilis ng pagpapalitan ng impormasyon sa pagitan ng processor at ng system bus.
• Teknikal na proseso. Kasalukuyang katumbas ng 22 nanometer. Ang teknikal na proseso ay ang laki ng mga transistor. Responsable sila para sa pagiging produktibo. Ang mas maliit ang laki, mas marami sa kanila ang maaaring magkasya sa CPU die.
• Dalas ng orasan. Ito ang bilang ng mga kalkulasyon sa bawat yunit ng oras. Mas mabuti. Ngunit hindi natin dapat kalimutan ang tungkol sa iba pang mga katangian.
• Socket aparatong pang-compute. Ang socket ay dapat tumugma sa motherboard socket.

Bawat taon ang teknolohiya ay nagiging mas mahusay at mas mahusay. Samakatuwid, ang data ay maaaring magbago bawat taon.

Sa artikulong ito ay pag-uusapan natin kung ano ang central processing unit at kung paano ito gumagana.

Ang central processing unit o processor ay isa sa pinakamahalagang bahagi na mahahanap natin sa halos lahat ng modernong high-tech na device.

Gayunpaman, karamihan sa atin ay medyo mahina ang pag-unawa sa kung ano ang kanilang ginagawa at kung paano nila ito ginagawa, kung paano sila naging kumplikadong mga teknolohikal na kababalaghan, kung ano ang mga pangunahing modernong uri.

Kaya, ngayon ay susubukan naming ipaliwanag nang detalyado ang pinakamahalagang aspeto ng iba't ibang bahagi na nagbibigay-buhay sa lahat ng mga device na iyon na tumutulong sa amin na magkaroon ng mas mataas na kalidad ng buhay.

Ano ang central processing unit?

Bagaman hindi masasabi na mayroong isang pinakamahalagang bahagi sa isang computer, dahil higit sa isa sa mga ito ang ganap na kinakailangan para sa operasyon nito, ang central processing unit o processor ay maaaring ituring na pundasyon ng mga makinang ito. At ang sangkap na ito ang may pananagutan sa pag-compute, pag-aayos o pagproseso, mga konsepto na tumutukoy sa mga modernong computer at laptop.

Ngayon ang mga ito ay mga kumplikadong teknolohiya na binuo gamit ang mga mikroskopikong arkitektura, karamihan sa mga ito ay ipinakita sa anyo ng isang solong chip, medyo maliit, mula sa kung saan sila ay tinawag na microprocessors ilang dekada na ang nakalilipas.

Ngayon, ang mga processor ay matatagpuan sa halos lahat ng bagay na ginagamit natin sa mga araw na ito: mga telebisyon, smartphone, microwave oven, refrigerator, kotse, kagamitan sa audio at, siyempre, mga personal na computer. Gayunpaman, ang mga ito ay hindi palaging ang mga teknolohikal na kababalaghan na sila ngayon.

Kasaysayan ng mga processor

May panahon na ang mga processor ay binubuo ng malaking amata na madaling punan ang isang silid. Ang mga unang hakbang na ito ng computer engineering ay higit sa lahat ay binubuo ng mga walang laman na tubo, na, bagama't noong panahong iyon ay mas malakas kaysa sa mga alternatibong nabuo ng mga electromechanical relay, ngayon ang 4 MHz na kadalasang naabot nila ay tila katawa-tawa sa amin.

Sa pagdating ng mga transistor noong 50s at 60s, nagsimula ang paglikha ng mga processor, bilang karagdagan sa mga mas maliit at mas malakas, at mas maaasahan din, dahil ang mga makina na nilikha ng mga vacuum tube ay may posibilidad na magkaroon ng isang average na pagkabigo tuwing 8 oras.

Gayunpaman, kapag pinag-uusapan natin ang tungkol sa pag-urong, hindi namin ibig sabihin na magkasya sila sa iyong palad. At ang malalaking processor ay binubuo ng dose-dosenang mga circuit board na pinagsama-sama upang suportahan ang buhay ng isang solong processor.

Pagkatapos nito ay dumating ang pag-imbento ng integrated circuit, na karaniwang konektado sa lahat sa isang circuit board o wafer, na siyang unang hakbang patungo sa pagkamit ng modernong microprocessor. Ang mga unang pinagsama-samang circuit ay napaka-simple dahil maaari lamang silang magpangkat ng ilang mga transistor, ngunit sa paglipas ng mga taon nagkaroon ng isang exponential na pagtaas sa bilang ng mga transistor na maaaring idagdag sa isang integrated circuit sa kalagitnaan ng ika-animnapung taon. Mayroon na kaming unang kumplikadong mga processor, na binubuo ng isang solong wafer.

Ang unang microprocessor na tulad nito ay ipinakilala sa merkado noong 1971, ito ay ang Intel 4004, at mula noon ang natitira ay kasaysayan. Salamat sa mabilis na ebolusyon ng mga maliliit na chip na ito at ang kanilang mahusay na kakayahang umangkop, ganap nilang na-monopolyo ang merkado ng computer, dahil, maliban sa napaka-espesipikong mga application na nangangailangan ng lubos na dalubhasang hardware, sila ang core ng halos lahat ng modernong mga computer.

Paano gumagana ang central processing unit (CPU)?

Pinasimple sa sukdulan at sa didactic na mga termino, ang pagpapatakbo ng processor ay ibinibigay sa apat na yugto. Ang mga phase na ito ay hindi palaging hiwalay, ngunit kadalasan ay nagsasapawan at palaging nangyayari nang sabay-sabay, ngunit hindi kinakailangan para sa isang partikular na function.

Sa unang yugto, ang processor ay may pananagutan sa pag-load ng code mula sa memorya. Sa madaling salita, basahin ang data na kailangang iproseso sa ibang pagkakataon. Sa unang bahaging ito, ang isang karaniwang problema sa arkitektura ng processor ay mayroong pinakamataas na data na mababasa sa loob ng isang yugto ng panahon at kadalasang mas mababa sa kung ano ang maaaring iproseso.

Sa ikalawang yugto, nangyayari ang unang yugto ng pagproseso. Ang impormasyong binasa sa unang yugto ay sinusuri ayon sa isang hanay ng mga tagubilin. Kaya, sa loob ng data na nabasa, magkakaroon ng mga descriptive fraction para sa isang set ng mga tagubilin na magsasaad kung ano ang gagawin sa iba pang impormasyon. Upang magbigay ng praktikal na halimbawa, mayroong code na tumutukoy na ang data ng isang packet ay dapat idagdag kasama ng data ng isa pang packet, na ang bawat packet ay kumakatawan sa impormasyon na naglalarawan ng isang numero, kung saan ang isang karaniwang operasyon ng aritmetika ay nakuha.

Pagkatapos ay darating ang yugto, na nagpapatuloy sa libreng pagproseso, at responsable para sa pagpapatupad ng mga tagubiling na-decode sa ikalawang yugto.

Sa wakas, ang proseso ay nagtatapos sa yugto ng pagsulat, kung saan ang impormasyon ay na-load muli, sa pagkakataong ito lamang mula sa processor hanggang sa memorya. Sa ilang mga kaso, ang impormasyon ay maaaring mai-load sa memorya ng processor upang magamit muli sa ibang pagkakataon, ngunit kapag nakumpleto na ang pagproseso ng isang partikular na trabaho, ang data ay palaging naisusulat sa pangunahing memorya, kung saan maaari itong isulat sa isang storage unit, depende sa aplikasyon.

Pangunahing modernong arkitektura ng processor

Tulad ng nasabi na natin, ang pag-andar ng processor ay upang bigyang-kahulugan ang impormasyon. Ang data ay na-load mula sa iba't ibang mga sistema ng memorya sa anyo ng binary code, at ito ang code na dapat i-convert ng processor sa kapaki-pakinabang na data ng mga application. Ang interpretasyong ito ay ipinatupad gamit ang isang hanay ng mga tagubilin, na tumutukoy sa arkitektura ng processor.

Sa kasalukuyan, ang dalawang pangunahing arkitektura na ginamit ay ang RISC at CISC. Binibigyan ng buhay ng RISC ang mga processor na binuo ng British firm na ARM, na lumago nang malaki sa pagtaas ng mga mobile device. Bukod pa rito, ang PowerPC, ang arkitektura na nagsilang ng mga Apple computer, server, at Xbox 360 at PlayStation 3 console, ay batay sa RISC. Ang CISC ay isang arkitektura na ginagamit sa mga processor ng AMD Intel at X86-64 X86.

Kung tungkol sa kung aling arkitektura ang mas mahusay, palaging sinasabi na ang pagiging mas malinis at mas na-optimize na RISC ang magiging kinabukasan ng computing. Gayunpaman, ang Intel at AMD ay hindi kailanman sumuko sa liko at pinamamahalaang lumikha ng isang napakalakas na ecosystem sa paligid ng kanilang mga processor, na, bagama't labis na nadudumihan ng mga hindi napapanahong atraso na mga elemento ng compatibility, palaging sumusuporta sa kanilang mga kakumpitensya.

Sa pangkalahatan, salamat sa kanilang flexibility at relatibong kadalian ng produksyon, ang mga malalaking processor ay mananatili sa sentro ng modernong computing sa loob ng ilang taon. Ngunit dapat nating laging tandaan na sa paglipas ng mga taon, ang mga parallel na teknolohiya ay umunlad upang makatulong na i-desentralisa ang workload, at ngayon higit kailanman, ang mga GPU, na mas makapangyarihan ngunit hindi gaanong nababaluktot, ay nagsimulang makakuha ng halos parehong kahalagahan.

Video: Ano ang CPU [Central Processing Unit, CPU] - Mabilis at Malinaw!

Ang mga gumagamit ng computer ay madalas na malito ang dalawang konsepto tulad ng isang yunit ng system at isang processor, na tinatawag ang una bilang pangalawa. Ito ay sa panimula ay mali. Ang processor mismo ay isang aparato na idinisenyo upang kontrolin ang trabaho ayon sa isang paunang natukoy na pagkakasunud-sunod ng mga utos, na tinatawag na isang programa, at upang magsagawa ng mga operasyon sa pagproseso ng impormasyon.

Bilang karagdagan, may iba pang mga device na may katulad na pangalan. Halimbawa, ang isang word processor ay idinisenyo upang lumikha ng mga dokumento at i-format ang mga ito. Kasama sa ganitong uri ng programa ang Microsoft Word.

Ano ito?

At ang device mismo, na siyang utak ng computer, ay tinatawag ding microprocessor. Ano ang layunin ng processor sa isang computer? Ito ang kumokontrol sa pagpapatakbo ng isang personal na computer. Ang nasabing circuit ay nilikha sa isa o higit pang mga kristal na ginawa mula sa isang semiconductor gamit ang napaka-komplikadong teknolohiya na may kaugnayan sa larangan ng microelectronics.

Lahat ng magagawa ng computer sa impormasyon ay tinutukoy ng processor mismo. Kasama ang mga ito sa mga tagubilin para sa pagpapatakbo ng computer. Ang isang solong utos ay isang operasyon na ginagawa ng isang computer. Halimbawa, ang pagsasagawa ng mga operasyon sa aritmetika, pagtukoy sa pagkakasunud-sunod ng mga utos na isasagawa, paglilipat ng impormasyon mula sa memorya ng isang device patungo sa memorya ng isa pa.

Ito ang maikling sagot sa tanong kung para saan idinisenyo ang processor.

Device

Dahil ang processor ay isang device na idinisenyo upang magproseso ng data, binubuo ito ng mga sumusunod na elemento:

• arithmetic-logical unit;
• control device;
• mga rehistro ng memorya.

Ang control device, gaya ng ipinahihiwatig ng pangalan nito, ay kinokontrol ang lahat ng mga bahagi ng computer ayon sa isang ibinigay na programa. Kinukuha nito ang bawat kasunod na pagtuturo mula sa rehistro, natututo mula dito kung anong operasyon ang kailangang gawin, at sa anong pagkakasunud-sunod. Ito ay isang uri ng konduktor na kumokontrol sa buong orkestra. At ang komposisyon ng musika ay tiyak na programa.

Mga bahagi

Ang arithmetic logic unit ay isang computing tool na, kasunod ng mga programa, ay nagsasagawa ng mga operasyong nauugnay sa arithmetic at logic.

Ang mga rehistro ay ang panloob na memorya ng gitnang processor. Ang isang rehistro ay maaaring ihambing sa isang draft, sa tulong kung saan ang aparato ay gumagawa ng mga kalkulasyon at nag-iimbak ng kanilang mga resulta. Ang bawat isa sa mga rehistro ay may sariling layunin.

Sabihin nating kailangan ng processor na magdagdag ng dalawang numero. Upang maisagawa ang operasyong ito, una sa lahat, kailangan niyang kunin ang unang termino mula sa memorya, pagkatapos ay ang pangalawa, idagdag ang dalawang halagang ito, at ipadala muli ang kabuuan sa RAM ng computer.

Ito ay malinaw na ang parehong mga termino at ang resulta ay dapat na naka-imbak sa isang lugar ng processor. Ang isang cell na direktang kasama sa processor mismo, na tinatawag na accumulator o adder, ay inilaan para sa layuning ito. Dahil ang processor ay nakatuon sa data at pagproseso nito, dapat itong maunawaan kung saang lokasyon ng memorya kukuha ng susunod na pagtuturo. Natutunan niya ito mula sa kanyang isa pang panloob na cell, na tinatawag na counter. Ang command na nakuha mula sa RAM ay inilalagay sa isa pang cell - ang command register. Mula dito, ang resulta ng executed command ay maaaring ilipat sa RAM.

Mga uri ng mga rehistro

Mayroong ilang mga uri ng mga rehistro. Magkaiba sila sa isa't isa sa uri ng mga operasyon na kanilang ginagawa. Ang pinakamahalagang mga rehistro ay may sariling mga pangalan:

• Ang program counter ay isang rehistro na naglalaman ng address ng susunod na pagtuturo na isasagawa. Nagsisilbi itong awtomatikong pumili ng isang programa mula sa isang hanay ng mga nauugnay na memory cell.
• Adder - nakikibahagi sa lahat ng operasyon.
• Magrehistro ng command. Iniimbak nito ang utos para sa tagal ng panahon na kinakailangan para sa pagpapatupad.

Data bus

Ang computer processor ay idinisenyo upang gumana sa impormasyon. Ang lahat ng kanyang mga aparato ay patuloy na ipinagpapalit sa isa't isa. At ginagawa nila ito gamit ang isang elemento na tinatawag na internal data bus. Ang mga modernong sentral na processor ay may iba pang mga bahagi, ngunit ang kinakailangang minimum ay ang hanay ng mga device na inilarawan sa itaas.

Ikot ng makina at ang diagram nito

Ang prosesong ito ay karaniwang binubuo ng mga sumusunod na hakbang:

• Ang isang command ay pinili mula sa isang cell na ang address ay naka-imbak sa counter register. Ang mga nilalaman nito ay nadagdagan ng haba ng utos na ito.
• Susunod, ipinadala ito sa control device, na nagtatapos sa command register nito.
• Ang field ng address na kabilang sa command ay nade-decrypt ng control device.
• Ang huli ay nagbibigay ng isang senyas, at ang data ay binabasa mula sa RAM, na pumapasok sa arithmetic-logical unit.
• Ang control device ay nagde-decipher ng code ng operasyon na ginagawa at nagpapadala ng signal sa arithmetic-logical unit upang maisagawa ang pagkilos na ito sa data, na sa kasong ito ay tinatawag na operand.
• Ang resulta ng operasyon ay maaaring maiimbak sa gitnang processor mismo o ilipat sa memorya kung mayroong isang address kung saan dapat matatagpuan ang resulta.
• Ang lahat ng mga hakbang sa itaas ay isinasagawa hanggang sa maibigay ang stop signal.

Mga katangian

Kaya, kung ano ang idinisenyo ng processor ay malinaw: upang magsagawa ng mga utos mula sa isang naibigay na programa. Upang makamit ito, mayroon itong mga sumusunod na katangian:

1. Dalas ng orasan. Ang gitnang processor ay malapit na konektado sa generator na bumubuo ng mga pulso. Pinag-synchronize nila ang pagpapatakbo ng lahat ng elemento ng computer sa isa't isa. Ang katangiang ito ay katumbas ng bilang ng mga cycle bawat segundo. Ang isang ikot ng orasan ay ang tagal ng panahon sa pagitan ng unang pulso at ng pangalawa. Ang dalas ng orasan ay sinusukat sa megahertz.
2. Bit depth. Ito ang pinakamataas na halaga na responsable para sa bilang ng mga bit na nabuo at ipinadala ng processor sa parehong oras. Ang katangiang ito ay tinutukoy ng kapasidad ng mga rehistro nito.
3. Puwang ng address. Kabilang dito ang hanay ng mga address na ina-access ng processor gamit ang address code.

Salamat sa itaas, maaari mong malinaw na matukoy kung para saan ang processor. Ito ang utak ng computer, kung wala ito ay ganap na walang silbi. Pang interior decoration lang ba?

Ang central processing unit ay isang mahalagang bahagi ng anumang personal na computer. Sa materyal na ito ay pag-uusapan natin ang mga pangunahing katangian ng mga modernong processor, ang kanilang mga teknolohikal na tampok at pangunahing pag-andar.

Panimula

Ang anumang computer device, maging ito ay isang laptop, desktop PC o tablet, ay binubuo ng ilang mahahalagang bahagi na responsable para sa functionality at pangkalahatang pagganap nito. Ngunit marahil ang pinakamahalaga sa lahat ay ang central processing unit (CPU, CPU, o CPU), ang device na responsable para sa lahat ng pangunahing kalkulasyon at nagpapatupad ng mga tagubilin sa makina (program code). Ito ay hindi walang dahilan na ang processor ay itinuturing na utak ng computer at ang pangunahing bahagi ng hardware nito.

Bilang isang patakaran, kapag pumipili ng isang computer, una sa lahat ay binibigyang pansin namin kung anong uri ng processor ang nasa puso nito, dahil ang mga kakayahan at pag-andar ng iyong hinaharap na PC ay direktang nakasalalay sa pagganap nito. Iyon ang dahilan kung bakit ang isang tao na may impormasyon tungkol sa mga modernong tagagawa ng processor at mga uso sa pag-unlad sa merkado na ito ay magagawang mahusay na matukoy hindi lamang ang mga kakayahan ng isang partikular na aparato sa computer, ngunit masuri din ang mga prospect ng isang hinaharap na pagbili ng isang bagong PC o pag-update ng isang luma.

Halatang halata na ang mga processor na naka-install sa lahat ng uri ng mga computer at elektronikong device ay naiiba sa bawat isa hindi lamang sa kanilang pagganap, kundi pati na rin sa kanilang mga tampok sa disenyo, pati na rin ang mga prinsipyo ng pagpapatakbo. Bilang bahagi ng seryeng ito, makikilala natin ang mga processor na binuo sa batayan arkitekturax86, na bumubuo sa batayan ng karamihan sa mga modernong desktop computer, laptop at netbook, pati na rin ng ilang tablet.

Tiyak, maraming mga mambabasa, lalo na ang mga nagsisimula pa lamang na maging pamilyar sa mga computer, ay may isang tiyak na pagkiling na ang pag-unawa sa lahat ng mga "processor intricacies" ay ang karamihan ng mga nakaranasang gumagamit, dahil ito ay napakahirap. Ngunit ang lahat ba ay talagang may problema?

Sa isang banda, siyempre, ang isang processor ay isang napaka-komplikadong aparato at talagang hindi madaling pag-aralan nang lubusan ang lahat ng mga teknikal na katangian nito. Ang sitwasyon ay higit na pinalala ng katotohanan na ang bilang ng mga modelo ng CPU na maaari mo na ngayong mahanap sa modernong merkado ay napakalaki, dahil maraming henerasyon ng mga chip ang ibinebenta nang sabay-sabay. Ngunit sa kabilang banda, ang mga processor ay mayroon lamang ilang mga pangunahing katangian, na, kapag naunawaan, ang karaniwang gumagamit ay magagawang independiyenteng masuri ang mga kakayahan ng isang partikular na modelo ng processor at gumawa ng tamang pagpipilian nang hindi nalilito sa lahat ng pagkakaiba-iba ng modelo.

Mga pangunahing katangian ng mga processor

Ang arkitektura ng x86 ay unang ipinatupad sa sarili nitong mga processor ng Intel noong huling bahagi ng dekada 70, at nakabatay sa kumplikadong instruction set computing (CISC). Nakuha ng arkitektura na ito ang pangalan nito mula sa huling dalawang digit na nagtapos sa mga pangalan ng code ng mga modelo ng mga naunang produkto ng Intel - malamang na naaalala ng mga nakaranasang gumagamit ang ika-286 (80286), ika-386 (80386) at ika-486 (80486) na "mga personal na computer", na kung saan ay ang pangarap ng sinumang computer geek sa huling bahagi ng 80s at unang bahagi ng 90s.

Sa ngayon, ang x86 architecture ay ipinatupad din sa mga processor mula sa AMD, VIA, SiS, Cyrix at marami pang iba.

Ang mga pangunahing katangian ng mga processor kung saan sila ay karaniwang nahahati sa modernong merkado ay:

• tagagawa
• serye
• bilang ng mga core ng computing
• uri ng connector ng pag-install (socket)
• dalas ng orasan.

Manufacturer (brand) . Ngayon, ang lahat ng desktop at laptop central processor ay nahahati sa dalawang malalaking kampo sa ilalim ng mga tatak ng Intel at AMD, na magkakasamang sumasakop sa halos 92% ng kabuuang pandaigdigang merkado ng microprocessor. Sa kabila ng katotohanan na ang bahagi ng Intel ay humigit-kumulang 80%, ang dalawang kumpanyang ito ay nakikipagkumpitensya sa isa't isa sa loob ng maraming taon, na may iba't ibang tagumpay, na sinusubukang akitin ang mga mamimili sa ilalim ng kanilang mga banner.

Serye - ay isa sa mga pangunahing katangian ng gitnang processor. Bilang isang panuntunan, hinahati ng parehong mga tagagawa ang kanilang mga produkto sa ilang mga pangkat ayon sa kanilang pagganap, na nagta-target ng iba't ibang kategorya ng mga user at iba't ibang mga segment ng merkado. Ang bawat isa sa mga pangkat na ito ay bumubuo ng isang pamilya o serye na may sariling natatanging pangalan, kung saan ang isang tao ay maaaring maunawaan hindi lamang ang presyo niche ng produkto, ngunit din, sa pangkalahatan, ang pag-andar nito.

Ngayon, ang mga produkto ng Intel ay batay sa limang pangunahing pamilya - Pentium (Dual-Core), Celeron (Dual-Core), Core i3, Core i5 At Core i7. Ang unang tatlo ay naglalayong sa mga solusyon sa badyet sa bahay at opisina, ang huling dalawa ay ang batayan ng mga produktibong sistema.

CPUIntel Core i7

Ang linya ng mga chips ay medyo hiwalay sa mga pangunahing pamilya Atom, na naiiba sa iba sa mababang pagkonsumo ng enerhiya at mababang gastos. Ang mga processor na ito ay idinisenyo para sa pag-install sa mga sistema ng badyet kung saan ang mataas na pagganap ay hindi kinakailangan, ngunit ang mababang paggamit ng kuryente ay kinakailangan. Kabilang dito ang mga netbook, nettop, tablet PC at communicator.

Imposibleng hindi banggitin ang isa pang pamilya ng mga processor mula sa kumpanya mula sa Santa Clara - Core 2. Sa kabila ng katotohanan na ito ay hindi na ginawa, at maaaring matagpuan para sa pagbebenta lamang sa iba't ibang mga flea market, ang pamilyang ito ay karapat-dapat pa ring tanyag sa mga gumagamit, at maraming kasalukuyang mga computer sa bahay ang nilagyan ng mga processor ng partikular na seryeng ito.

Ang AMD, sa mga tagahanga ng mga produkto nito, ay nag-aalok ng mga series processor Athlon II, Phenom II, A-Series At FX-Series. Ang landas ng unang dalawang pamilya ay darating sa isang lohikal na konklusyon, habang ang huling dalawa ay nakakakuha lamang ng momentum. Sa ilang lugar mahahanap mo pa rin ang pinakamaraming processor ng badyet na ibinebenta Sempron, bagama't halos bilang na ang kanilang mga araw.

CPUAMD FX-Series

Tulad ng Intel, ang AMD ay mayroon ding sariling "mobile" na serye na tinatawag E-serye, na ang mga microprocessor ay nailalarawan sa pamamagitan ng pinababang paggamit ng kuryente at idinisenyo para sa pag-install sa mga murang desktop at laptop PC.

Bilang ng mga core ng computing . Kahit na sa huling dekada, walang dibisyon ng mga processor ayon sa bilang ng mga core, dahil lahat sila ay single-core. Ngunit ang mga panahon ay nagbabago, at ngayon ang mga single-core na CPU ay maaaring tawaging isang anachronism, at sila ay pinalitan ng mga multi-core na katapat. Ang pinakakaraniwan sa mga ito ay dual- at quad-core chips. Ang mga processor na may tatlo, anim at walong computing core ay medyo hindi gaanong karaniwan.

Ang pagkakaroon ng ilang mga core sa isang processor nang sabay-sabay ay idinisenyo upang mapataas ang pagganap nito, at tulad ng naiintindihan mo, kung mas marami, mas mataas ito. Totoo, kapag nagtatrabaho sa lumang software na hindi na-optimize para sa multi-core computing, maaaring hindi gumana ang panuntunang ito.

Uri ng connector . Ang anumang processor ay naka-install sa isang motherboard, kung saan mayroong isang espesyal na connector (socket) o, sa madaling salita, isang socket (Socket). Ang mga processor mula sa iba't ibang mga tagagawa, serye at henerasyon ay naka-install sa iba't ibang uri ng mga socket. Ngayon, para sa mga desktop PC, mayroong pito sa kanila - apat para sa Intel chips at tatlo para sa AMD.

Ang pangunahing at pinakakaraniwang socket para sa mga sentral na processor ng Intel ay LGA 1155. Ang pinaka-produktibo at advanced na mga solusyon ng kumpanyang ito ay naka-install sa LGA 2011 socket Ang natitirang dalawang uri ng mga socket - LGA 775 at LGA 1156 ay nabubuhay sa kanilang mga huling araw, dahil. ang produksyon ng mga processor para sa mga ganitong uri ng socket ay halos hindi na ipagpatuloy.

Kabilang sa mga produkto ng AMD, ngayon ang pinaka ginagamit na uri ng connector ay maaaring tawaging Socket AM3. Bilang isang patakaran, ang karamihan sa badyet ng kumpanya at pinakasikat na mga produkto ay naka-install dito. Totoo, ang sitwasyong ito ay malamang na magbago sa malapit na hinaharap, dahil ang lahat ng pinakabagong mga processor at produktibong solusyon ay may mga konektor ng Socket AM3+ at Socket FM1.

Sa pamamagitan ng paraan, ang mga processor ng Intel at AMD ay maaaring madaling makilala sa pamamagitan ng isang tampok na katangian, na maaaring napansin mo na kapag tumitingin sa mga litrato. Ang mga produkto ng AMD ay may maraming mga pin sa likod kung saan sila ay konektado sa motherboard (nakapasok sa connector). Gumagamit ang Intel ng isang panimula na naiibang solusyon, dahil ang mga contact pin ay hindi matatagpuan sa processor mismo, ngunit sa loob ng motherboard connector.

Hindi namin isasaalang-alang ang mga konektor para sa mga mobile na solusyon dito, dahil wala itong praktikal na kahulugan. Pagkatapos ng lahat, ang uri ng socket ay mahalaga lamang para sa gumagamit kung plano mong independiyenteng palitan (i-upgrade) ang processor sa iyong computer. Sa mga portable na aparato, ito ay medyo mahirap gawin, at ang mga mobile na bersyon ng mga processor mismo ay halos imposibleng bilhin sa tingian.

Dalas ng orasan - isang katangian na tumutukoy sa pagganap ng isang processor, na sinusukat sa megahertz (MHz) o gigahertz (GHz) at nagpapakita ng bilang ng mga operasyon na magagawa nito bawat segundo. Totoo, ang paghahambing ng pagganap ng iba't ibang mga modelo ng processor sa pamamagitan lamang ng kanilang bilis ng orasan ay sa panimula ay mali.

Ang katotohanan ay upang maisagawa ang isang operasyon, ang iba't ibang mga chip ay maaaring mangailangan ng iba't ibang bilang ng mga cycle ng orasan. Bilang karagdagan, ang mga modernong sistema ay gumagamit ng pipeline at parallel processing kapag nagkalkula, at maaaring magsagawa ng ilang mga operasyon nang sabay-sabay sa isang ikot ng orasan. Ang lahat ng ito ay humahantong sa katotohanan na ang iba't ibang mga modelo ng processor na may parehong bilis ng orasan ay maaaring magpakita ng ganap na magkakaibang pagganap.

Talahanayan ng buod ng mga pamilya ng desktop processor

Proseso(teknolohiya ng produksyon)

Sa paggawa ng mga microcircuits at, lalo na, ang mga microprocessor chips sa mga kondisyong pang-industriya, ginagamit ang photolithography - isang paraan kung saan, gamit ang mga kagamitan sa lithographic, conductor, insulators at semiconductors ay inilalapat sa isang manipis na substrate ng silikon, na bumubuo sa core ng processor. Sa turn, ang lithographic na kagamitan na ginamit ay may isang tiyak na resolusyon, na tumutukoy sa pangalan ng teknolohikal na proseso na ginamit.

Intel

Bakit napakahalaga ng teknolohikal na proseso kung saan ginagawa ang mga processor? Ang patuloy na pagpapabuti ng teknolohiya ay ginagawang posible na proporsyonal na bawasan ang laki ng mga istruktura ng semiconductor, na tumutulong na bawasan ang laki ng mga core ng processor at ang kanilang paggamit ng kuryente, pati na rin bawasan ang kanilang gastos. Sa turn, ang pagbabawas ng pagkonsumo ng kuryente ay binabawasan ang pagwawaldas ng init ng processor, na nagbibigay-daan sa iyo upang madagdagan ang kanilang dalas ng orasan, at samakatuwid ay ang kapangyarihan ng pag-compute. Gayundin, ang pagbuo ng mababang init ay nagbibigay-daan sa paggamit ng mas produktibong mga solusyon sa mga mobile computer (laptop, netbook, tablet).

Silicon wafer na may processor chipsAMD

Ang unang Intel processor na may x86 architecture, na siyang batayan pa rin para sa lahat ng modernong CPU, ay ginawa noong huling bahagi ng 70s gamit ang 3 micrometer (micrometer) na proseso ng teknolohiya. Noong unang bahagi ng 2000s, halos lahat ng nangungunang tagagawa ng chip, kabilang ang AMD at Intel, ay nakabisado na ang 0.13 micron o 130 nm na teknolohiya ng proseso. Karamihan sa mga modernong processor ay ginawa gamit ang 32 nm na teknolohiya, at mula noong kalagitnaan ng 2012, 22 nm na teknolohiya.

Ang paglipat sa isang mas pinong teknolohiya ng proseso ay palaging isang makabuluhang kaganapan para sa mga tagagawa ng microprocessor. Pagkatapos ng lahat, ito, tulad ng nabanggit kanina, ay humahantong sa isang pagbawas sa gastos ng paggawa ng chip at isang pagpapabuti sa kanilang mga pangunahing katangian, na nangangahulugang ginagawang mas mapagkumpitensya ang mga produkto ng developer sa merkado.

Pagkonsumo ng enerhiya at pagwawaldas ng init

Sa isang maagang yugto ng kanilang pag-unlad, ang mga microprocessor ay kumonsumo ng napakakaunting enerhiya. Ngunit sa isang pagtaas sa mga frequency ng orasan at ang bilang ng mga transistor sa core ng mga chips, ang figure na ito ay nagsimulang lumago nang mabilis. Ang kadahilanan sa pagkonsumo ng enerhiya, na halos hindi isinasaalang-alang sa una, ngayon ay may malaking impluwensya sa ebolusyon ng mga processor.

Kung mas mataas ang konsumo ng kuryente ng processor, mas maraming init ang nabubuo nito, na maaaring humantong sa sobrang pag-init at pagkabigo ng mismong processor at ng mga nakapaligid na chips. Upang alisin ang init, ginagamit ang mga espesyal na sistema ng paglamig, ang laki nito ay direktang nakasalalay sa dami ng init na nabuo ng processor.

Noong unang bahagi ng 2000s, tumaas nang lampas sa 150 W ang init ng ilang processor, at kailangang gumamit ng napakalaking at maingay na fan para palamig ang mga ito. Bukod dito, ang average na kapangyarihan ng mga supply ng kuryente sa oras na iyon ay 300 W, na nangangahulugan na higit sa kalahati nito ay kailangang gastusin sa paglilingkod sa "matakaw" na processor.

Noon ay naging malinaw na ang karagdagang pagtaas ng kapangyarihan ng pag-compute ng mga processor ay imposible nang hindi binabawasan ang kanilang pagkonsumo ng enerhiya. Napilitan ang mga developer na muling isaalang-alang ang mga arkitektura ng processor at magsimulang aktibong ipatupad ang mga teknolohiya na nakakatulong na mabawasan ang pagkawala ng init.

Ang mga processor na tumatakbo sa napakataas na mga frequency ng orasan ay kailangang palamigin gamit ang mga higanteng sistema ng paglamig.

Upang masuri ang pagwawaldas ng init ng mga processor, isang halaga ang ipinakilala na nagpapakilala sa mga kinakailangan sa pagganap ng mga sistema ng paglamig at tinawag TDP. Ipinapakita ng TDP kung gaano kalaki ang init ng isang partikular na sistema ng paglamig ay dapat na idinisenyo upang mawala kapag ginamit sa isang partikular na modelo ng processor. Halimbawa, ang TDP ng mga processor para sa mga mobile PC ay dapat na mas mababa sa 45 W, dahil imposible ang paggamit ng malaki at mabibigat na cooling system sa mga laptop o netbook.

Ngayon, sa panahon ng kasagsagan ng mga portable na aparato (laptop, nettop, tablet), ang mga developer ay nakamit ang napakalaking resulta sa larangan ng pagbawas ng pagkonsumo ng enerhiya. Ito ay pinadali ng: ang paglipat sa isang mas pinong teknolohikal na proseso sa paggawa ng mga kristal, ang pagpapakilala ng mga bagong materyales upang mabawasan ang pagtagas ng mga alon, mga pagbabago sa layout ng mga processor, ang paggamit ng iba't ibang mga sensor at mga intelligent na sistema na sumusubaybay sa temperatura at boltahe, pati na rin ang pagpapakilala ng iba pang mga teknolohiyang nagtitipid ng enerhiya. Ang lahat ng mga hakbang na ito ay nagpapahintulot sa mga developer na patuloy na pataasin ang kapangyarihan sa pagpoproseso ng mga processor at gumamit ng mas mahuhusay na solusyon sa mga compact na device.

Sa pagsasagawa, sulit na isaalang-alang ang mga thermal na katangian ng processor kapag bumibili kung nais mong bumuo ng isang tahimik, compact system, o, halimbawa, kung gusto mong tumakbo ang iyong laptop sa hinaharap hangga't maaari sa lakas ng baterya.

Arkitektura ng processor at mga codename

Ang bawat processor ay batay sa tinatawag na arkitektura ng processor - isang hanay ng mga katangian at katangian na likas sa isang buong pamilya ng mga microchip. Direktang tinutukoy ng arkitektura ang panloob na disenyo at organisasyon ng mga processor.

Ayon sa kaugalian, ang Intel at AMD ay nagbibigay ng mga pangalan ng code sa kanilang iba't ibang mga arkitektura ng processor. Nagbibigay-daan ito sa iyo na mas tumpak na mag-systematize ng mga modernong solusyon sa processor. Halimbawa, ang mga processor ng parehong pamilya na may parehong bilis ng orasan at bilang ng mga core ay maaaring gawin gamit ang iba't ibang mga teknolohikal na proseso, at samakatuwid ay may iba't ibang arkitektura at pagganap. Gayundin, ang paggamit ng mga makikinig na pangalan sa mga pangalan ng mga arkitektura ay ginagawang posible para sa mga tagagawa na mas epektibong ipakita ang kanilang mga bagong pag-unlad sa aming mga user.

Ang mga pag-unlad ng Intel ay nagtataglay ng mga heograpikal na pangalan ng mga lugar (bundok, ilog, lungsod, atbp.) na matatagpuan malapit sa mga lokasyon ng mga istruktura ng produksyon nito na responsable para sa pagbuo ng kaukulang arkitektura. Halimbawa, ang unang mga processor ng Core 2 Duo ay itinayo sa arkitektura ng Conroe, na pinangalanan sa isang lungsod na matatagpuan sa estado ng US ng Texas.

Ang AMD ay walang anumang malinaw na ugali na bumuo ng mga pangalan para sa mga pag-unlad nito. Maaaring magbago ang thematic focus mula sa henerasyon hanggang sa henerasyon. Halimbawa, ang mga bagong processor ng kumpanya ay pinangalanang Liano at Trinity.

Multi-level na cache

Habang nagsasagawa ng mga kalkulasyon, dapat na patuloy na ma-access ng microprocessor ang memory upang magbasa o magsulat ng data. Sa modernong mga computer, ang pangunahing pag-andar ng pag-iimbak ng data at pakikipag-ugnay sa processor ay ginagawa ng RAM.

Sa kabila ng mataas na bilis ng pagpapalitan ng data sa pagitan ng dalawang sangkap na ito, ang processor ay madalas na kailangang idle, naghihintay para sa impormasyon na hiniling mula sa memorya. Sa turn, ito ay humahantong sa pagbaba sa bilis ng pagkalkula at pangkalahatang pagganap ng system.

Upang mapabuti ang sitwasyong ito, ang lahat ng mga modernong processor ay may cache - isang maliit na intermediate memory buffer na may napakabilis na pag-access, na ginagamit upang mag-imbak ng pinakamadalas na ma-access na data. Kapag ang processor ay nangangailangan ng ilang data, una itong naghahanap ng mga kopya ng mga ito sa cache, dahil mula doon ang kinakailangang impormasyon ay makukuha nang mas mabilis kaysa sa RAM.

Karamihan sa mga microprocessor para sa mga modernong computer ay may isang multi-level na cache, na binubuo ng dalawa o tatlong independiyenteng memory buffer, na ang bawat isa ay may pananagutan sa pagpapabilis ng ilang mga proseso. Halimbawa, ang unang antas ng cache (L1) ay maaaring may pananagutan sa pagpapabilis ng paglo-load ng mga tagubilin sa makina, ang pangalawa (L2) - pagpapabilis ng pagsulat at pagbabasa ng data, at ang pangatlo (L3) - pagpapabilis ng pagsasalin ng mga virtual na address sa pisikal mga.

Isa sa mga pinakapangunahing problemang kinakaharap ng mga developer ay ang paghahanap ng pinakamainam na laki ng cache. Sa isang banda, ang isang malaking cache ay maaaring maglaman ng mas maraming data, na nangangahulugan na ang porsyento ng processor na naghahanap ng kung ano ang kailangan nito sa kanila ay mas mataas. Sa kabilang banda, mas malaki ang laki ng cache, mas malaki ang pagkaantala kapag kumukuha ng data mula dito.

Samakatuwid, ang mga cache ng iba't ibang mga antas ay may iba't ibang laki, na ang unang antas ng cache ay ang pinakamaliit ngunit din ang pinakamabilis, at ang ikatlong antas ay ang pinakamalaki ngunit din ang pinakamabagal. Ang paghahanap ng data sa mga ito ay nangyayari ayon sa prinsipyo mula sa pinakamaliit hanggang sa pinakamalaki. Iyon ay, sinusubukan muna ng processor na hanapin ang impormasyong kailangan nito sa L1 cache, pagkatapos ay sa L2 at pagkatapos ay sa L3 (kung magagamit). Kung walang kinakailangang data sa lahat ng buffer, maa-access ang RAM.

Sa pangkalahatan, ang kahusayan ng cache, lalo na ang ika-3 antas, ay nakasalalay sa likas na katangian ng pag-access ng programa sa memorya at ang arkitektura ng processor. Halimbawa, sa ilang mga application ang pagkakaroon ng L3 cache ay maaaring magdala ng 20% ​​na pagtaas ng pagganap, ngunit sa iba ay maaaring wala itong epekto. Samakatuwid, sa pagsasagawa, halos hindi sulit na magabayan ng mga katangian ng isang multi-level na cache kapag pumipili ng isang processor para sa iyong computer.

Pinagsamang Graphics

Sa pag-unlad ng mga teknolohiya ng produksyon at ang nagresultang pagbawas sa mga laki ng chip, ang mga tagagawa ay may pagkakataon na maglagay ng karagdagang mga chip sa loob ng processor. Ang una sa mga ito ay ang graphics core, na responsable para sa pagpapakita ng mga imahe sa monitor.

Ang solusyon na ito ay nagpapahintulot sa iyo na bawasan ang pangkalahatang gastos ng computer, dahil sa kasong ito ay hindi na kailangang gumamit ng isang hiwalay na video card. Malinaw na ang mga hybrid na processor ay naglalayong gamitin sa mga sistema ng badyet at sa sektor ng korporasyon, kung saan ang pagganap ng graphics ay pangalawa.

Ang unang halimbawa ng pagsasama ng isang video processor sa isang "normal" na CPU ay ipinakita ng Intel sa simula ng 2010. Siyempre, hindi ito nagdala ng anumang rebolusyon, dahil hanggang sa puntong ito ang mga graphics ay matagal nang matagumpay na naisama sa mga motherboard chipset.

Noong unang panahon, ang pagkakaiba sa functionality sa pagitan ng integrated at discrete graphics ay mahalaga. Ngayon, maaari lamang nating pag-usapan ang iba't ibang pagganap ng mga solusyong ito, dahil ang mga built-in na video chip ay may kakayahang magpakita ng mga larawan sa maraming monitor sa anumang magagamit na mga resolusyon, na gumaganap ng 3D acceleration at hardware video encoding. Sa katunayan, ang mga pinagsama-samang solusyon ay maihahambing sa mga low-end na modelo ng video card sa mga tuntunin ng kanilang pagganap at mga kakayahan.

Pinagsasama ng Intel ang isang graphics core ng sarili nitong disenyo sa mga processor nito sa ilalim ng simpleng pangalang IntelHDGraphics. Kasabay nito, ang Core 2, mga processor ng Celeron at ang mas lumang mga modelo ng Core i7 ay walang mga built-in na graphics core.

Ang AMD, na pinagsama noong 2006 sa higanteng pagmamanupaktura ng video card, ang kumpanyang Canadian na ATI, ay nagsasama ng mga video chip mula sa pamilyang Radeon HD sa mga solusyon nito. Bukod dito, pinagsasama ng ilan sa mga bagong processor ng kumpanya ang mga x86 processor core at Radeon graphics core sa isang chip. Ang nag-iisang elemento na nilikha sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng gitnang (CPU) at graphics (GPU) na mga processor ay tinatawag na APU, Accelerated Processor Unit. Ito ay eksakto kung ano ang (APU) na ngayon ay tinatawag na A at E-series processors.

Sa pangkalahatan, ang mga pinagsama-samang graphics solution mula sa AMD ay mas malakas kaysa sa Intel HD at mukhang mas kanais-nais sa mga application ng gaming.

ModeTurbo

Maraming mga modernong processor ang nilagyan ng teknolohiya na nagpapahintulot sa kanila na awtomatikong taasan ang kanilang bilis ng orasan sa itaas ng rate ng bilis sa ilang mga kaso, na nagreresulta sa mas mataas na pagganap ng application. Sa katunayan, ang teknolohiyang ito ay "self-overclocking" ng processor. Ang oras ng pagpapatakbo ng system sa Turbo mode ay nag-iiba depende sa mga kondisyon ng operating, workload, at disenyo ng platform.

Gumagamit ang Intel ng sarili nitong intelligent na overclocking na teknolohiya na tinatawag na Turbo Boost sa mga processor nito. Ginagamit ito sa mga produktibong pamilya ng Core i5 at Core i7.

Sa pamamagitan ng pagsubaybay sa mga parameter na nauugnay sa pag-load ng CPU (boltahe at kasalukuyang, temperatura, kapangyarihan), pinapataas ng built-in na control system ang bilis ng orasan ng mga core kapag hindi pa naabot ang maximum thermal package (TDP) ng processor. Kung may mga na-disload na core, hindi pinagana ang mga ito at pinalaya ang kanilang potensyal para sa mga ginagamit ng mga application. Ang mas kaunting mga core ay kasangkot sa mga kalkulasyon, mas mataas ang bilis ng orasan ng mga chip na kasangkot sa mga kalkulasyon ay tumataas. Para sa mga single-threaded na application, ang speedup ay maaaring kasing taas ng 667 MHz.

Ang AMD ay mayroon ding sariling teknolohiya para sa dynamic na overclocking ng mga pinaka-load na core at ginagamit lamang ito sa 6 at 8-core chips nito, na kinabibilangan ng Phenom II X6 at FX series. Ito ay tinatawag na Turbo Core at maaari lamang gumana kung ang bilang ng mga na-load na core sa panahon ng proseso ng pagkalkula ay mas mababa sa kalahati ng kanilang kabuuang bilang. Iyon ay, sa kaso ng 6-core na mga processor, ang bilang ng mga hindi aktibong core ay dapat na hindi bababa sa tatlo, at para sa 8-core na mga processor - apat. Hindi tulad ng Intel Turbo Boost, sa teknolohiyang ito ang pagtaas ng dalas ay hindi apektado ng bilang ng mga libreng core at ito ay palaging pareho. Ang halaga nito ay nakasalalay sa modelo ng processor at nasa saklaw mula 300 hanggang 600 MHz.

Konklusyon

Sa konklusyon, subukan nating gamitin ang praktikal na nakuhang kaalaman. Halimbawa, ang isang sikat na computer electronics store ay nagbebenta ng dalawang Intel Core i5 processor na may parehong clock frequency na 2.8 GHz. Tingnan natin ang kanilang mga paglalarawan na kinuha mula sa website ng tindahan at subukang maunawaan ang kanilang mga pagkakaiba.

Kung titingnan mong mabuti ang mga screenshot, sa kabila ng katotohanan na ang parehong mga processor ay nabibilang sa parehong pamilya, wala silang gaanong pagkakatulad: bilis ng orasan at bilang ng mga core. Ang natitirang mga katangian ay nag-iiba, ngunit ang unang bagay na dapat mong bigyang pansin ay ang mga uri ng mga konektor kung saan naka-install ang parehong mga processor.

Ang Intel Core i5 760 ay may Socket 1156 connector, na nangangahulugang kabilang ito sa isang lumang henerasyon ng mga processor. Ang pagbili nito ay mabibigyang-katwiran lamang kung mayroon ka nang motherboard na may ganoong socket sa iyong computer, at ayaw mong baguhin ito.

Ang mas bagong Core i5 2300 ay ginawa gamit ang isang thinner process technology (32 nm versus 45 nm), na nangangahulugang mayroon itong mas advanced na arkitektura. Sa kabila ng bahagyang mas maliit na L3 cache at self-overclocking, ang processor na ito ay tiyak na hindi magiging mas mababa sa pagganap kaysa sa hinalinhan nito, at ang pagkakaroon ng pinagsamang mga graphics ay magbibigay-daan sa iyo na gawin nang hindi bumili ng isang hiwalay na video card.

Sa kabila ng katotohanan na ang parehong mga processor ay may parehong heat dissipation (95 W), ang Core i5 2300 ay magiging mas malamig kaysa sa hinalinhan nito sa pantay na mga kondisyon, dahil alam na natin na ang isang mas modernong teknolohikal na proseso ay nagbibigay ng mas kaunting paggamit ng kuryente. Sa turn, pinapataas nito ang potensyal na overclocking nito, na hindi maaaring hindi mapasaya ang mga mahilig sa computer.

Ngayon tingnan natin ang isang halimbawa batay sa mga processor ng AMD. Narito kami ay partikular na pumili ng mga processor mula sa dalawang magkaibang pamilya - Athlon II X4 at Phenom II X4. Sa teorya, ang linya ng Phenom ay mas produktibo kaysa sa Athlon, ngunit tingnan natin ang kanilang mga katangian at magpasya kung ang lahat ay napakalinaw.

Mula sa mga katangian ay malinaw na ang parehong mga processor ay may parehong bilis ng orasan at bilang ng mga core ng pagproseso, halos magkaparehong pagwawaldas ng init, at pareho ay walang built-in na graphics core.

Ang unang pagkakaiba na agad na nakakakuha ng iyong mata ay ang mga processor ay naka-install sa iba't ibang mga socket. Sa kabila ng katotohanan na pareho sa kanila (mga socket) ay kasalukuyang aktibong sinusuportahan ng mga tagagawa ng motherboard, sa pares na ito, ang Socket FM1 ay mukhang mas kanais-nais mula sa punto ng view ng mga pag-upgrade sa hinaharap, dahil ang mga bagong A-series processors (APU) ay maaaring mai-install doon.

Ang isa pang bentahe ng Athlon II X4 651 ay ang mas manipis at mas modernong teknolohikal na proseso kung saan ito ginawa. Tumutugon ang Phenom II gamit ang Turbo mode at isang third-level na cache.

Bilang isang resulta, ang sitwasyon ay hindi maliwanag at ang pangunahing kadahilanan dito ay maaaring ang retail na presyo, na para sa isang processor mula sa linya ng Athlon II ay 20-25% na mas mababa kaysa para sa Phenom II. At isinasaalang-alang ang mas promising platform (Socket FM1), ang pagbili ng Athlon II X4 651 ay mukhang mas kaakit-akit.

Siyempre, upang makapagsalita nang mas malinaw tungkol sa mga pakinabang ng ilang mga modelo ng processor, kailangan mong malaman kung ano ang arkitektura na kanilang batayan, pati na rin ang kanilang tunay na pagganap sa iba't ibang mga aplikasyon, na sinusukat sa pagsasanay. Sa sumusunod na materyal, titingnan namin nang detalyado ang mga modernong hanay ng modelo ng Intel at AMD microprocessors para sa mga desktop PC, kilalanin ang mga katangian ng iba't ibang mga pamilya ng CPU, at nagbibigay din ng mga paghahambing na resulta ng kanilang pagganap.

Lecture 6. Mga uso sa pagbuo ng processor.MnOGlasonernsprOtsessOrs atnOVsTeXnoloGAtat multi-corertrabahodANNs

CPU

Ang gitnang processor ay karaniwang naglalaman ng:

arithmetic-logical unit;

data bus at address bus;

mga rehistro;

mga counter ng programa;

cache - napakabilis na maliit na memorya (mula 8 hanggang 512 KB);

mathematical floating point coprocessor.

Ang mga modernong processor ay ipinatupad sa anyo mga microprocessor . Sa pisikal, ang microprocessor ay pinagsamang circuit- isang manipis na hugis-parihaba na wafer ng mala-kristal na silikon na may lugar na ilang square millimeters lamang, kung saan inilalagay ang mga circuit na nagpapatupad ng lahat ng mga function ng processor. Ang slab crystal ay karaniwang inilalagay sa isang plastic o ceramic flat case at ikinonekta sa mga wire na ginto sa mga metal na pin upang ito ay mai-attach sa motherboard ng computer.

1. Pinahusay na pagganap ng processor

Sa loob ng mahabang panahon, ang pag-unlad sa larangan ng microprocessors ay aktwal na nakilala sa halaga ng dalas ng orasan. Noong 2001, sinabi ng mga corporate plan ng mga tagagawa ng microprocessor na sa pagtatapos ng dekada ang 10 GHz na hadlang ay malalampasan. Naku, mali pala ang mga planong ito. Ang umasa sa mga multi-core na arkitektura ay naging tama.

Ang unang dual-core processor sa Power family ay inilabas ng IBM. Ngayon, ang mga multi-core na processor ay inaalok ng Sun Microsystems (eight-core UltraSPARC T1), gayundin ng Intel at AMD.

Ang Batas ni Moore ay nagsasaad na ang bilang ng mga transistor na inilagay sa isang semiconductor chip ay dumodoble bawat dalawang taon, na humahantong, sa isang banda, sa pagtaas ng produktibidad, at sa kabilang banda, sa pagbaba sa gastos ng paggawa ng mga chips. Sa kabila ng kahalagahan at pagiging epektibo ng batas na ito, sa loob ng maraming taon, tinatasa ang mga prospect para sa karagdagang pag-unlad, paminsan-minsan ay hinulaan nila ang hindi maiiwasang kabiguan nito.

Ang mga salik na binanggit bilang mga hadlang sa karagdagang pag-unlad ay kinabibilangan ng mga limitasyon sa laki ng pisikal, pagtaas ng pagkonsumo ng enerhiya at mga ipinagbabawal na gastos sa produksyon.

Sa loob ng maraming taon, ang tanging paraan upang mapabuti ang pagganap ng processor ay ang pagtaas ng bilis ng orasan nito. Sa paglipas ng mga taon, ang opinyon ay nag-ugat na ang bilis ng orasan ng processor ay ang pangunahing tagapagpahiwatig ng pagganap nito. Ang pagtaas ng mga frequency ng orasan sa kasalukuyang yugto ay hindi isang madaling gawain. Ang pagtatapos sa microprocessor clock speed race ay inilagay dahil sa hindi nalutas na problema ng leakage currents at ang hindi katanggap-tanggap na pagtaas sa heat generation ng microcircuits.

Ang pagganap ng processor (Pagganap) ay ang ratio ng kabuuang bilang ng mga naisagawang mga tagubilin sa code ng programa sa oras na isinagawa ang mga ito o ang bilang ng mga tagubilin na isinagawa bawat segundo (Rate ng mga tagubilin):

UpangolichesTsaAtnsTrsaUpangqiika =pr O At vo d At T e l n O Sa T b

Vrepasok akosnolnehindi rinako

Dahil ang pangunahing katangian ng processor ay naging dalas ng orasan, ipapasok namin ang dalas sa formula ng pagganap ng processor. Multiplier at denominator para sa bilang ng mga transaksyon kung saan naisakatuparan ang mga tagubilin:

prOAtvodAtTelnOSaTb= Upang oli ches T sa At n Sa T r sa kts At ika Upang oli h e Sa T sa T A Upang T ov

UpangolichesTsaTAUpangTOsa sareako sasnolnehindi rinako

Ang unang bahagi ng nagreresultang produkto ay ang bilang ng mga tagubilin na isinagawa sa bawat cycle ng orasan (Instruction Per Clock, IPC), ang pangalawang bahagi ng produkto ay ang bilang ng mga cycle ng processor bawat yunit ng oras (processor clock frequency, F o Frequency). Kaya, ang pagganap ng isang processor ay nakasalalay hindi lamang sa dalas ng orasan nito, kundi pati na rin sa bilang ng mga tagubilin na isinagawa sa bawat orasan (IPC):

prOAthsadAtTelnOSaTb = (AkoPC)(F)

Tinutukoy ng resultang formula dalawang rAznsnOdXode sasaVelAtanohindi rinyunromula sasadAtTelbnOSaikawnrOtsessopA. Pekanalsika - saVelAtanohindi rine TAUpangtovoy orasthots nrotsessopA, at ang pangalawa – saVelAtanohindi rine UpangolAtchestwa saSaTrsakciika nrogrummmnWowUpangodA, Vsnolnakokumakain akos hA odAtn tAUpangT nrotsessopA.

Ang pagtaas sa dalas ng orasan ay hindi maaaring walang katapusan at tinutukoy ng teknolohiya ng pagmamanupaktura ng processor. Kasabay nito, ang pagtaas sa pagiging produktibo ay hindi direktang proporsyonal sa pagtaas ng dalas ng orasan, iyon ay, mayroong isang pagkahilig sa saturation, kapag ang isang karagdagang pagtaas sa dalas ng orasan ay nagiging hindi kumikita.

Ang bilang ng mga tagubilin na isinasagawa sa isang ikot ng orasan ay nakasalalay sa microarchitecture ng processor: sa bilang ng mga yunit ng pagpapatupad, sa haba ng pipeline at sa kahusayan ng pagpuno nito, sa prefetch unit, sa pag-optimize ng code ng programa para sa isang ibinigay na processor microarchitecture.

Samakatuwid, ang paghahambing ng pagganap ng mga processor batay sa kanilang dalas ng orasan ay posible lamang sa loob ng parehong arkitektura (na may parehong halaga ng bilang ng mga operasyon na isinagawa bawat segundo - mga processor ng IPC).

Ang paghahambing ng pagganap ng mga processor na may iba't ibang mga arkitektura batay sa bilis ng orasan ay hindi patas. Halimbawa, batay sa bilis ng orasan, hindi tama na ihambing ang pagganap ng mga processor na may iba't ibang laki ng L2 cache, o ang pagganap ng mga processor na sumusuporta at hindi sumusuporta sa mga teknolohiyang Hyper - Thread Din g.

Dahil sa tiyak na pagbawas sa gastos ng mga transistor, naging posible na mabayaran ang mga di-kasakdalan ng arkitektura ng processor sa kanilang dami, na sa huli ay naging dahilan para sa pag-iingat ng scheme ng organisasyon ng mga computer system na iminungkahi sa malayong 40s, na pinangalanan. pagkatapos ni John von Neumann. Mahirap isipin ang anumang iba pang modernong teknolohikal na lugar na, habang ipinapahayag ang pagkakasangkot nito sa teknikal na pag-unlad, ay magiging napakakonserbatibo sa kakanyahan nito. Marami na ang naisulat tungkol sa mga likas na pagkukulang ng von Neumann circuit, ngunit anuman ang sabihin nila sa paksang ito ngayon, sampung taon na ang nakararaan walang mga argumento ang maaaring tutol sa paniniwala na pinili ng industriya ng processor ang tanging tamang landas, batay sa dami ng paglago. Ito ay sapat na upang matandaan kung anong pagmamalaki ang binibigkas ng mga bagong numero; pinaniniwalaan na kung hindi sapat ang isang milyong transistor, gagawa tayo ng isang bilyon - "walang problema," ang pangunahing bagay ay upang bawasan ang laki ng mga kristal at magkakaugnay at dagdagan ang dalas ng orasan. Ngunit kailangan mong pagbayaran ang lahat. Ang bawat transistor ay kumonsumo ng enerhiya, bilang isang resulta, ayon sa IDC, ngayon ang halaga ng kuryente na kailangan para sa mga data center ay higit sa 80% ng halaga ng pagbili ng mga kagamitan sa computer, at sa loob ng ilang taon ang mga bilang na ito ay magiging pantay.

Ang pag-alis mula sa sunud-sunod na pagpapatupad ng mga utos at ang paggamit ng ilang mga yunit ng pagpapatupad sa isang processor ay ginagawang posible na sabay na iproseso ang ilang mga microinstructions ng processor, iyon ay, upang ayusin nArAllelmula samnAsaeksaktong parehosaSaTrsakciika(InstructionLevelParallelism - akoLP), na, siyempre, nagpapataas ng pangkalahatang produktibidad.

Ang isa pang diskarte sa paglutas ng problemang ito ay ipinatupad sa VLIW/EPIC na arkitektura ng IA-64 (napakahabang mga tagubilin), kung saan ang ilan sa mga problema ay inilipat mula sa hardware patungo sa compiler. Ngunit kinikilala ng mga developer na ang arkitektura ay mas mahalaga upang makamit ang mataas na pagganap.

Sa isang malaking bilang ng mga functional na bloke ng microcircuit at ang malaking sukat nito, lumitaw ang isang problema na may kaugnayan sa bilis ng pagpapalaganap ng signal - sa isang ikot ng orasan ang mga signal ay walang oras upang maabot ang mga kinakailangang bloke. Bilang isang posibleng solusyon, ang tinatawag na " UpanglASaTers",saansaSatroikaSatwaorasTAthnOdsablAtkanalAlAtSab, nOhApagkatapos ay sansatatloUpanglacTekanal rAsstoyahindi rinako aymehhindiwe. Maaari nating sabihin na ang ideya ng pagbuo ng mga multi-core microprocessor ay isang pag-unlad ng ideya ng mga kumpol, ngunit sa kasong ito. dsablAtrsaeTSaakotselIRohm nrotsessopnoh core.

Ang isa pang hinalinhan ng multi-core na diskarte ay maaaring ituring na teknolohiya akontel- HyperThreading, kung saan mayroon ding maliit dsablAtkanalAnAte AppArATsary AtAtSanolbhovAhindi rine dVsaXnotoUpangovsaSaTrsapagbabahagi, AtSanolbhsayushchAtx kabuuanee core.

Ang isang multi-core processor ay may dalawa o higit pang "execution cores". Corenrotsessora mastignO nAhVAt eika SaAtSaTemsa AtSanolhindi rinTelnnsX saSatroikaSaTV (nAboron ArAtfmeTIRO- logAtcheskiX saSatroikaSaTV) , nrednAznaheNNsX dla arr.AbotkAt dANNsX. Itinuturing ng operating system ang bawat isa sa mga execution core bilang isang discrete processor kasama ang lahat ng kinakailangang mapagkukunan ng computing. Samakatuwid, ang multi-core na arkitektura ng processor, na may suporta ng naaangkop na software, ay nagbibigay-daan para sa ganap na parallel na pagpapatupad ng maramihang mga thread ng programa.

Noong 2006, ang lahat ng nangungunang microprocessor developer ay lumikha ng dual-core processors. Ang unang lumabas ay ang mga dual-core RISC processor mula sa Sun Microsystems (UltraSPARCIV), IBM (Power4, Power5) at HP (PA-8800 at PA-8900).

Inanunsyo ng AMD at Intel ang paglabas ng mga dual-core na processor na may x86 architecture nang halos sabay-sabay.

Ang arkitektura ng processor ay umabot sa medyo mataas na antas ng pagiging kumplikado, kaya ang paglipat sa mga multi-core na mga processor ay nagiging pangunahing direksyon para sa pagtaas ng pagganap ng mga sistema ng computing.

Mga upgrade ng von Neumann circuit

Sa katunayan, ang von Neumann na arkitektura ng kompyuter ay hindi lamang ang posibleng isa; Kaya, batay sa mga paraan ng pag-aayos ng pagkakasunud-sunod ng pagpapatupad ng command at pagpapalitan ng data sa pagitan ng processor at memorya, ang lahat ng mga computer ay maaaring nahahati sa apat na klase:

SISD (Single Instruction Single Data)- "isang command stream, isang data stream";

SIMD (Single Instruction Multiple Data)- "isang command stream, maraming data stream";

MISD (Multiple Instruction Single Data)- "maraming command stream, isang data stream";

MIMD (Multiple Instruction Multiple Data)- "maraming command stream, maraming data stream";

Ipinapalagay ng klase ng SISD na ang isang pagtuturo ay maaaring isagawa sa isang pagkakataon, at maaari lamang itong gumana sa mga piraso ng data na ang mga address ay direktang naroroon sa mga operand ng pagtuturo na ito. Sa kabaligtaran, ang klase ng MIMD ay may kasamang mga makina na maaaring sabay na magsagawa ng maraming utos gamit ang maraming piraso ng data. Ang klasipikasyong ito ay kilala bilang Flynn taxonomy, na ipinangalan sa tagapagtaguyod nito, si Michael Flynn, isang kilalang inhinyero at siyentipiko na ngayon ay isang propesor sa Stanford University. Ito ay sumusunod mula dito na ang von Neumann machine ay isang espesyal na kaso na nabibilang sa klase ng SISD. Karamihan sa mga modernong computer ay binuo nang eksakto ayon sa pamamaraan na ito; Samantala, ang lahat ng mga supercomputer mula sa nangungunang sampung TOP500 ay binuo ayon sa MIMD scheme.

Hindi tama na ipaliwanag ang pagtaas sa performance ng processor sa pamamagitan lamang ng pagtaas ng quantitative indicators na sa paglipas ng mga dekada ilang seryosong pag-upgrade ang iminungkahi, na mga paglihis mula sa scheme ni von Neumann, ngunit limitado sa sukat.

Sa kasaysayan, ang una ay ang pag-imbento ng mga processor na may kakayahang magsagawa ng mga operasyon hindi sa mga nilalaman ng isa o ilang mga rehistro, ngunit sa mas malalaking piraso ng data; ayon sa klasipikasyon ni Flynn, kabilang sila sa klase ng SIMD. Ang kanilang hitsura ay nauugnay sa proyekto ni Solomon (1962, kumpanya ng Westinghouse).

Nang maglaon, ang isang katulad na prinsipyo ng pagtatrabaho sa data ay ipinatupad sa pinaka produktibong makina sa panahon nito, ang ILLIAC IV (1972). Kung ang isang processor, gamit ang isang pagtuturo, ay maaaring magsagawa ng mga operasyon sa mga vector, kung gayon ito ay tinatawag processor ng vector(vector processor), at kung higit sa array, kung gayon processor ng array(array processor). Kasunod na ginamit ni Seymour Cray ang mga prinsipyo ng vector upang bumuo ng kanyang mga supercomputer, simula sa Cray-1. Ngayon, ang SIMD circuitry ay malawakang ginagamit sa mga dalubhasang processor na idinisenyo para sa mga game console.

Matapos ang pagpapakilala ng isang bagong klase ng mga processor ng vector, ang mga maginoo na processor ay pinilit na tawaging "scalar" upang magkaiba; kaya naman lumitaw ang mga solusyon na may kakaibang pangalan sa susunod na hakbang " mga superscalar na processor"Ang ideya ng superscalarity ay ang processor ay tumitingin sa mga tagubilin na papalapit sa pagpapatupad at pinipili mula sa kanila ang mga pagkakasunud-sunod na maaaring isagawa nang magkatulad." Ang ganitong mga processor ay may kakayahang magsagawa ng ilang mga tagubilin sa isang ikot ng orasan, at ang ganitong uri ng paralelismo ay tinawag na paralelismo sa antas ng pagtuturo(Instruction-Level Parallelism, ILP). Malinaw, sa isang naibigay na dalas, ang isang superscalar na processor ay magiging mas produktibo kaysa sa isang scalar, dahil nagagawa nitong mag-subset at sabay-sabay na magsagawa ng ilang mga tagubilin, na namamahagi ng mga ito sa mga functional unit nito. Ang nagtatag ng ideya ng ILP ay ang parehong Cray; ipinatupad niya ito noong 1965 sa computer ng CDC 6600, pagkatapos ay muling ginawa ang ILP sa mga processor ng Intel i960 (1988) at AMD 29050 (1990) ang superscalar na diskarte ay angkop lalo na para sa mga RISC processor sa kanilang pinasimple na set ng pagtuturo. Nang maglaon, simula sa Pentium II, ang ILP at mga processor na may arkitektura ng CISC ay ipinakilala.

Sa parehong oras - una sa mga mainframe at sa ibang pagkakataon sa mga minicomputer - lumitaw memorya ng cache; Nang maglaon, ang ideya ng pag-cache ay binuo sa mga multi-level na solusyon, na ipinapalagay ang pagkakaroon ng una at pangalawang antas ng mga cache, at pagkatapos ay ang mga ikatlong antas.

Ang isa pang makabuluhang imbensyon na nagpabilis sa gawain ng mga processor ay pambihirang pagpapatupad(out-of-order execution, OoO), na isang limitadong pagpapatupad ng ideya sa pagpoproseso daloy ng data(pagkalkula ng daloy ng data). Bagama't ang mga unang pagtatangka sa direksyong ito ay ginawa sa panahon ng disenyo ng mga computer ng CDC, ang mga unang pagpapatupad ay aktwal na nasa IBM 360, at pagkatapos ay sa mga processor ng Power1. Ang isa sa pinakamahalagang bentahe ng out-of-order execution ay ang teknolohiyang ito ay nagbibigay-daan sa iyo na tumugma sa mas mataas na bilis ng mga processor na may mas mabagal na memorya, na nag-aalis ng ilan sa mga load mula sa cache memory.

Ang isang kapansin-pansing milestone sa serye ng mga pagpapabuti sa von Neumann architecture ay parallelization ng thread(Thread Level Parallelism, TLP). Ang teknolohiyang ito ay umiiral sa ilang mga bersyon; sa kanila- sabay-sabay na multithreading(Simultaneous Multithreading, SMT) at die-level na multithreading(Chip-level Multithreading, CMT). Ang dalawang diskarte ay pangunahing naiiba sa ideya kung ano ang isang "thread", sa madaling salita, sa antas ng granularity ng mga thread.

Ayon sa kronolohikal, ang unang processor na sumuporta sa multi-threading ay ang DEC Alpha EV4 21064 processor Ang dramatikong kapalaran ng pamilya ng processor na ito ay naging paksa ng seryosong debate, at bagama't huminto ang produksyon sa bersyon ng EV7, at nanatili ang EV8 at EV9. papel, may dahilan upang maniwala na ang EV7 core ay maaaring muling buhayin sa isa sa mga paparating na multi-core processor. Ang isang tipikal na kinatawan ng kampo ng SMT ay ang Pentium 4 kasama nito teknolohiya ng HTT(Hyper-Threading Technology). Sinusuportahan ng processor ang paghahati sa dalawang stream ng mga tagubilin na pinili mula sa isang gawain sa SMT mode, na nagbibigay ng kabuuang pagtaas ng pagganap ng humigit-kumulang 30%. Sa UltraSPARC T1 processor, na dating kilala bilang Niagara, ang mga thread ay nilikha mula sa iba't ibang mga gawain; Walang simultaneity sa kasong ito; ang bawat thread ay kumakatawan sa isang virtual na core ng processor.

Kaya, ang lahat ay tila mahusay, ngunit ang resulta ng komplikasyon ng lohika ay isang kapansin-pansin na disproporsyon sa mga gastos ng produktibo at pantulong na mga bahagi ng mga processor - ang arithmetic-logical unit mismo ay sumasakop ng mas mababa sa 20% ng lugar ng chip.