1 этап компьютерных знаний - процессор.

Центральный процессор

Процессор — устройство выполняющий арифметические или логические операции с данными.

Но что вообще такое данные?

Данные — это информация представлена определенным способом.

«Все есть число» — говорил великий ученый.

Он верно подметил, ведь любое изображение, аудио или видео мы может представить в числовом эквиваленте.

Пиксели на мониторе кодируются числами, звук и другие данные записываются таким же способом, а потом определенным способом считываются.

Современный процессор состоит из:

Контроллеров
Графика
Ядер
Кеш (не путать с хэшом).

Работа разделена на 4 этапа:

1 этап

-Для того, что бы он понял, что ему нужно сделать ему нужны инструкции. Они извлекаются из ОЗУ (оперативно запоминающее устройство) и помещаются в наибольшую по объему память внутри процессора (кэш 3 уровня — он меньше по объему озу, но кратно быстрее).

Раньше частота озу и цп была одинакова, но в определенный этап развития, частота цп намного выросла, при таком долгом отклике компьютер бы невероятно тормозил.

Тогда ученые придумали размещать важные данные необходимые цп напрямую на нем. — бум, успех.

Ядро — микросхема из функциональных блоков, где происходят все вычисления.

Затем инструкции попадают из L3 кэша внутрь ядра.

Этап 2

Кэш L2 → кэш для инструкций → декодер

В декодере кэш для инструкций превращается в команды для микроопераций.

Что б не ждать очередной поток инструкций — процессор может их предсказать.

Если неверные — отбрасываются.

Этап 3

Некоторые микрооперации можно выполнить только в определенной в последовательности. Поэтому сначала они попадают в буфер упорядочивания.

Существует кэш микроопераций (экономия времени на декодирование, часть L1)

Где находятся декодированные инструкции в определенном порядке.

Затем команды попадают в планировщик, что бы определить где они будут выполняться и выстроить очередь.

4 этап

Упорядоченные команды через порты поступают в регистр.

Затем в арифметико-логические устройства — АЛУ.

Где и выполняются вычисления.

Затем результат записывается в кэш L2 (при необходимости в L3 и оперативную память).

Многопоточность реализована через дополнительный регистр, пока одни АЛУ простаивают — другие работают и разумеется могут работать параллельно.

Переход с этапа на этап занимает 1 такт.

1 такт/с = 1 Гц.

Частоту процессора регулирует тактовый генератор по формуле множитель * частоту шины.

Ручное повышение частоты называется разгон.

Материл взят из видео выше.