¿Cuál es el nombre completo de la CPU?
La estructura de la Unidad Central de Procesamiento (Unidad Central de Procesamiento, abreviada como CPU). La CPU es el componente central que determina el rendimiento de la computadora. CPU es la unidad central de procesamiento, que es la abreviatura de Unidad Central de Procesamiento en inglés. Es el núcleo de todo el sistema y la unidad de ejecución superior de todo el sistema. Es responsable de la ejecución de instrucciones de todo el sistema, operaciones matemáticas y lógicas, almacenamiento y transmisión de datos y control de entradas y salidas internas y externas.
Antes de presentarle la situación detallada de la CPU, es importante que todos sepan qué es exactamente la CPU. ¿Cuáles son los indicadores de desempeño importantes que tiene?
El nombre completo en inglés de CPU es Central Processing Unit, que traducimos al chino como unidad central de procesamiento. La CPU (sistema de microcomputadora) ha evolucionado desde su infancia hasta el desarrollo actual (como se explicará a continuación a medida que la tecnología de fabricación se vuelve cada vez más moderna, se integran cada vez más componentes electrónicos, decenas de miles o incluso decenas de miles). Millones de pequeños transistores forman la estructura interna de la CPU. Entonces, ¿cómo funcionan estos millones de transistores? Parece muy profundo, pero de hecho quedará claro de un vistazo siempre que se resuma y analice. La estructura interna de la CPU se puede dividir en tres partes: unidad de control, unidad lógica y unidad de almacenamiento. El principio de funcionamiento de la CPU es como el procesamiento de productos en una fábrica: las materias primas (instrucciones) que ingresan a la fábrica son enviadas y distribuidas por el departamento de distribución de materiales (unidad de control) y luego enviadas a la línea de producción (unidad de operación lógica). ) para producir productos terminados (unidad de procesamiento). Después de los datos finales, se almacena en el almacén (almacenamiento) y finalmente espera ser vendido en el mercado (para ser utilizado por la aplicación). Como núcleo de todo el sistema de microcomputadoras, la CPU es a menudo sinónimo de varios grados de microcomputadoras, como las 286, 386 y 486 en el pasado, hasta las actuales Pentium, Pentium II, K6, etc. El rendimiento de la CPU en general refleja el rendimiento del microordenador con el que está configurado, por lo que sus indicadores de rendimiento son muy importantes. Aquí te presentamos brevemente algunos de los principales indicadores de rendimiento de la CPU:
Primero, frecuencia principal, multiplicador y FSB. A menudo escucho a otros decir: "¿Cuál es la frecuencia de esta CPU ..." De hecho, esto generalmente se refiere a la frecuencia principal de la CPU, que también es la frecuencia de reloj de la CPU. El nombre completo en inglés es: CPU Clock. Velocidad. En pocas palabras, es la frecuencia de funcionamiento de la CPU durante el funcionamiento. En términos generales, cuanto mayor sea la frecuencia principal, más instrucciones se pueden completar en un ciclo de reloj y, por supuesto, más rápida será la CPU. Sin embargo, dado que varias CPU tienen diferentes estructuras internas, no todas las CPU con la misma frecuencia de reloj tienen el mismo rendimiento. En cuanto al FSB, es la frecuencia de funcionamiento del bus del sistema y el multiplicador de frecuencia se refiere al múltiplo de la diferencia entre el FSB de la CPU y la frecuencia principal. Los tres están muy relacionados: frecuencia principal = frecuencia externa x multiplicador.
Segundo: Velocidad del bus de memoria, el nombre completo en inglés es Memory-Bus Speed. ¿De dónde provienen los datos procesados por la CPU? Los amigos que hayan aprendido algunos principios básicos de la informática sabrán que proviene de la memoria principal, y la memoria principal se refiere a lo que normalmente llamamos memoria. Generalmente, los datos que colocamos en un almacenamiento externo (disco o varios medios de almacenamiento) deben pasar por la memoria y luego ingresar a la CPU para su procesamiento. Por lo tanto, la velocidad del canal entre la memoria y el bus de memoria es muy importante para el rendimiento de todo el sistema. Dado que la velocidad de ejecución entre la memoria y la CPU es más o menos diferente, aparece un caché de segundo nivel para coordinar la velocidad. dos, la diferencia entre ellos y la velocidad del bus de memoria se refiere a la velocidad de comunicación entre la CPU y la memoria caché y la memoria de segundo nivel (L2).
En tercer lugar, velocidad del bus de expansión, el nombre completo en inglés es Expansion-Bus Speed. El bus de expansión se refiere al bus local instalado en el sistema de microcomputadora, como VESA o bus PCI. Cuando encendemos la computadora, veremos algunas cosas parecidas a ranuras. Estas son ranuras de expansión, y el bus de expansión es el puente entre ellas. CPU y estos dispositivos externos.
Cuarto: Voltaje de trabajo, el nombre completo en inglés es: Voltaje de suministro. Cualquier aparato eléctrico requiere electricidad cuando funciona y, naturalmente, tiene un voltaje nominal y, por supuesto, la CPU no es una excepción. El voltaje de funcionamiento se refiere al voltaje requerido para que la CPU funcione correctamente. El voltaje de funcionamiento de las primeras CPU (era 286-486) era generalmente de 5 V. Esto se debía a que el proceso de fabricación en ese momento estaba relativamente atrasado, por lo que la CPU generaba demasiado calor y acortaba su vida útil. Con la mejora de la tecnología de fabricación de CPU y la frecuencia principal, el voltaje de funcionamiento de varias CPU ha disminuido gradualmente en los últimos años para resolver el problema de la generación excesiva de calor.
Quinto: Ancho del bus de direcciones. El ancho del bus de direcciones determina el espacio de direcciones físicas al que puede acceder la CPU. En pocas palabras, es la cantidad de memoria que puede utilizar la CPU. No necesitamos hablar de microcomputadoras de 16 bits, pero para sistemas de microcomputadoras superiores a 386, el ancho de la línea de dirección es de 32 bits y se puede acceder directamente a hasta 4096 MB (4 GB) de espacio físico. Hoy en día, no mucha gente puede utilizar 1 GB de memoria (excepto los servidores).
Sexto: Ancho del bus de datos. El bus de datos es responsable del tamaño del tráfico de datos de todo el sistema, y el ancho del bus de datos determina la cantidad de información transmitida al mismo tiempo entre la CPU y el caché de segundo nivel, la memoria y los dispositivos de entrada/salida.
Séptimo: Coprocesador. En las CPU anteriores al 486, no había ningún coprocesador integrado. Dado que la función principal del coprocesador es ser responsable de las operaciones de punto flotante, creo que los amigos que han estado en contacto con el 386 saben que el rendimiento de las operaciones de punto flotante de las CPU de microcomputadoras como 386, 286, 8088, etc. que se puede agregar un coprocesador externo al procesador de la placa base, su propósito es mejorar la función de las operaciones de punto flotante. Desde 486, las CPU generalmente tienen coprocesadores incorporados, y la función del coprocesador ya no se limita a operaciones mejoradas de punto flotante. Las CPU con coprocesadores incorporados pueden acelerar tipos específicos de cálculos numéricos y algunos requieren cálculos complejos. como las versiones superiores de AUTO CAD requieren soporte de coprocesador.
Octavo: Superescalar. Superescalar significa que la CPU puede ejecutar más de una instrucción en un ciclo de reloj. Esto es difícil de imaginar en CPU 486 o anteriores. Solo las CPU de nivel Pentium y superiores tienen esta estructura superescalar. Las CPU por debajo de 486 son estructuras de bajo escalar, es decir, ejecutar una instrucción en este tipo de CPU requiere al menos uno o más relojes. ciclos anteriores.
Noveno: Caché L1, que es lo que solemos llamar caché de primer nivel. El caché integrado en la CPU puede mejorar la eficiencia operativa de la CPU, razón por la cual el 486DLC es más rápido que el 386DX-40. La capacidad y la estructura de la memoria caché L1 incorporada tienen un mayor impacto en el rendimiento de la CPU. Cuanto mayor sea la capacidad, mejor será el rendimiento. Por eso, algunas empresas se esfuerzan por aumentar la capacidad de la memoria caché L1. Sin embargo, las memorias caché están compuestas de RAM estática y tienen una estructura complicada. Siempre que el área de la CPU no pueda ser demasiado grande, la capacidad de la caché L1 no puede ampliarse demasiado.
Décimo: Caché usando estructura de reescritura (Write Back). Es eficaz tanto para operaciones de lectura como de escritura y es más rápido. El caché que utiliza una estructura de escritura directa solo es efectivo para operaciones de lectura.
Eleven: procesamiento dinámico. El procesamiento dinámico es una nueva tecnología aplicada en procesadores Pentium de alta potencia. Integra de forma creativa tres tecnologías diseñadas para mejorar la eficiencia del procesador en los datos operativos. Estas tres tecnologías son predicción demultiplex, análisis de tráfico de datos y ejecución especulativa. El procesamiento dinámico no consiste simplemente en ejecutar una secuencia de instrucciones, sino en mejorar la eficiencia del procesador mediante la manipulación de datos.
El procesamiento dinámico incluye: 1. Predicción de derivación multicanal: predice el flujo del programa a través de varias ramas. Después de utilizar el algoritmo de predicción de derivación multicanal, el procesador puede participar en el salto del flujo de instrucciones. Puede predecir la ubicación de la siguiente instrucción en la memoria con una asombrosa precisión de más del 90%.
Esto se debe a que cuando el procesador busca instrucciones, también buscará instrucciones que se ejecutarán en el futuro en el programa. Esta tecnología acelera la transferencia de tareas al procesador. 2. Análisis del flujo de datos: deje de lado el orden del programa original, analice y reorganice las instrucciones y optimice la secuencia de ejecución: el procesador lee las instrucciones del software decodificadas y determina si las instrucciones se pueden procesar o si es necesario procesarlas juntas. con otras instrucciones. Luego, el procesador decide cómo optimizar el orden de ejecución para que las instrucciones puedan procesarse y ejecutarse de manera eficiente. 3. Ejecución especulativa: mejore la velocidad de ejecución interpretando y ejecutando las instrucciones del programa que puedan ser necesarias con anticipación: cuando el procesador ejecuta instrucciones (cinco a la vez), utiliza el método de "adivinar la ejecución". Esto permite aprovechar al máximo la potencia de procesamiento del procesador Pentium II, mejorando así el rendimiento del software. Las instrucciones del software que se procesan se basan en las ramas adivinadas, por lo que los resultados se conservan como "resultados previstos". Una vez que se puede determinar su estado final, las instrucciones pueden regresar a su orden normal y mantener un estado permanente de la máquina.
Después de la descripción anterior, creo que todos tienen un concepto simple y un poco de comprensión de la CPU. Debes querer saber cómo se fabrica una CPU.