מהו ליבת מעבד? [MakeUseOf מסביר]

פרסומת

לכל מחשב יש מעבד, בין אם זה מעבד יעילות קטן או מעצמת ביצועים גדולה, או אחרת הוא לא יוכל לתפקד. כמובן שהמעבד, המכונה גם המעבד או יחידת העיבוד המרכזית, הוא חלק חשוב במערכת מתפקדת, אך הוא אינו היחיד.

המעבדים של ימינו הם כמעט כולם לפחות ליבה כפולה, כלומר המעבד כולו עצמו מכיל שתי ליבות נפרדות איתן הוא יכול לעבד מידע. אך מהן ליבות מעבד, ומה בדיוק הן עושות?

מהן ליבות?

ליבת מעבד היא יחידת עיבוד הקוראת הוראות לביצוע פעולות ספציפיות. ההוראות משורשרות זו לזו, שכאשר הן פועלות בזמן אמת, הן מהוות את חוויית המחשב שלך. פשוטו כמשמעו כל מה שאתה עושה במחשב שלך צריך להיות מעובד על ידי המעבד שלך. בכל פעם שאתה פותח תיקיה, הדבר מחייב את המעבד שלך. כשאתה מקליד למסמך מילים זה גם מחייב את המעבד שלך. דברים כמו רישום של סביבת שולחן העבודה, החלונות וגרפיקה של המשחק הם תפקידו של הכרטיס הגרפי שלך מכיל מאות מעבדים שיעבדו במהירות על נתונים בו זמנית - אך במידה מסוימת הם עדיין זקוקים למעבד שלכם גם כן.

איך הם עובדים

העיצובים של מעבדים מורכבים ביותר ומשתנים באופן נרחב בין חברות ואפילו דגמים. האדריכלות שלהם - כרגע "גשר הקיסוס" עבור

אינטל ו- "Piledriver" עבור AMD - משתפרים כל הזמן לארוז בכמות הביצועים המרבית בכמות הפחותה וצריכת אנרגיה. אך למרות כל ההבדלים האדריכליים, המעבדים עוברים ארבעה שלבים עיקריים בכל פעם שהם מעבדים הוראות: אחזור, פענוח, ביצוע ורישום חוזר.

להביא

שלב האחזור הוא מה שאתה מצפה שיהיה. כאן ליבת המעבד מאחזרת הוראות שמחכות לו, בדרך כלל מזיכרון כלשהו. זה יכול לכלול זיכרון RAM, אך בליבות מעבד מודרניות ההוראות בדרך כלל כבר מחכות לליבה בתוך מטמון המעבד. למעבד אזור שנקרא דלפק התוכנית המשמש בעיקרו כסימניה, ומאפשר למעבד לדעת היכן הסתיימה ההוראות האחרונות וההתחלה הבאה.

לפענח

לאחר שהיא השיגה את ההוראות המיידיות, היא ממשיכה לפענח אותה. הוראות לעיתים קרובות כוללות מספר אזורים של ליבת המעבד - כגון חשבון - וליבה של המעבד צריך להבין זאת. לכל חלק יש משהו שנקרא קוד-קוד אשר אומר לליבת המעבד מה יש לעשות עם המידע העוקב אחריו. ברגע שגרעין המעבד הצליח להבין זאת, אזורים שונים של הליבה עצמם יכולים לעבוד.

לבצע

שלב הביצוע הוא המקום בו המעבד יודע מה עליו לעשות, ולמעשה קדימה ועושה זאת. מה שקורה כאן בדיוק משתנה מאוד תלוי באיזורים באזורי ליבת המעבד ואיזה מידע מכניסים. כדוגמה, המעבד יכול לעשות חשבון בתוך ה- ALU, או יחידת ההיגיון האריתמטית. יחידה זו יכולה להתחבר לתשומות ויציאות שונות למספרים פריכים ולקבל את התוצאה הרצויה. המעגלים בתוך ה- ALU עושים את כל הקסם, וזה די מורכב להסביר, אז אני אשאיר את זה למחקר שלך אם אתה מעוניין.

לכתוב בחזרה

השלב האחרון, שנקרא "חזרה", מציב את התוצאה של מה שעבד עליו בזיכרון בפשטות. לאן בדיוק יוצא הפלט תלוי בצרכים של היישום המריץ, אך לעיתים קרובות הוא נשאר ברישומי מעבד לגישה מהירה מכיוון שההוראות שלהלן משתמשות בו לעתים קרובות. משם זה יטופל עד שיהיה צורך לעבד שוב חלקים מאותו פלט, מה שעשוי להיות שהוא נכנס ל- RAM.

זה רק מחזור אחד

כל התהליך הזה נקרא מחזור הדרכה. מחזורי ההוראות הללו מתרחשים במהירות מגוחכת, במיוחד עכשיו כשיש לנו מעבדים חזקים עם תדרים גבוהים. בנוסף, כל המעבד שלנו עם הליבות המרובות שלו עושה זאת בכל ליבה, כך שניתן יהיה לרסק נתונים בערך פי כמה מהר יותר של CPU שלך יש ליבות מאשר אם הוא היה תקוע עם ליבה אחת בלבד דומה ביצועים. למעבדים יש גם ערכות הוראות מיטובות המחוברות למעגלים שיכולים להאיץ הוראות מוכרות שנשלחו אליהם. דוגמא פופולרית היא SSE.

סיכום

אל תשכח שזה תיאור פשוט מאוד של מי מעבדים - במציאות הם מורכבים בהרבה ועושים הרבה יותר ממה שאנחנו מבינים. המגמה הנוכחית היא שיצרני המעבדים מנסים לייעל את השבבים שלהם ככל האפשר וזה כולל כיווץ הטרנזיסטורים. גשר הקיסוס מה שאתה צריך לדעת על גשר הקיסוס של אינטל [MakeUseOf מסביר]אינטל פרסמה זה עתה את המעבד המעודכן החדש שלה, שנקרא קוד Ivy Bridge, הן לשולחן העבודה והן למחשבים ניידים. תוכלו למצוא את המוצרים החדשים האלה הרשומים בסדרת 3000 ותוכלו לקנות לפחות חלק מהם ... קרא עוד הטרנזיסטורים הם 22 ננומטר בלבד, ועדיין יש עוד מה לעשות לפני שחוקרים יתקלו בגבול פיזי. דמיין את כל העיבוד הזה שמתרחש במרחב כה קטן. נראה כיצד המעבדים משתפרים ברגע שנגיע לכה.

לאן אתה חושב שמעבדים ילכו הלאה? מתי אתה מצפה לראות מעבדים קוונטיים, במיוחד בשווקים אישיים? ספרו לנו בתגובות!

זיכויים לתמונה: אוליבנדר, ברנאט גאלמי, דומיניק ברץ ', איואן סמלי, המינהל הלאומי לביטחון גרעיני