Preguntas sobre la CPU de la computadora
Antes de presentarles los detalles de la CPU, debo informarles qué es una CPU. ¿Cuáles son los indicadores de desempeño importantes?
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) se ha desarrollado desde su prototipo hasta la actualidad (se explica a continuación). A medida que el proceso de fabricación se vuelve cada vez más avanzado, se integran cada vez más componentes electrónicos en él. Decenas de miles o incluso millones de microtransistores constituyen la estructura interna de la CPU. Entonces, ¿cómo funcionan estos millones de transistores? Parece profundo, pero en realidad queda claro de un vistazo siempre que lo resumas y analices. 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 proceso de procesamiento de productos de una fábrica: las materias primas (instrucciones) que ingresan a la fábrica son enviadas por el departamento de distribución de materiales (unidad de control), enviadas a la línea de producción (unidad de operación lógica) y la Los productos terminados (datos procesados) se producen y almacenan en el almacén (memoria), finalmente a la espera de su venta (uso de 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, y las actuales Pentium, Pentium II, K6, etc. , el rendimiento de la CPU refleja aproximadamente el rendimiento de la microcomputadora con la que está equipada, por lo que sus indicadores de rendimiento son muy importantes. Aquí presentamos brevemente algunos de los principales indicadores de rendimiento de la CPU:
1. Frecuencia principal, multiplicador y FSB. A menudo escucho a la gente decir "¿Cuál es la frecuencia de esta CPU?". . . . "En realidad, esta frecuencia general se refiere a la frecuencia principal de la CPU, que es la frecuencia de reloj de la CPU. El nombre completo en inglés es velocidad de reloj de la CPU, que es simplemente la frecuencia de trabajo a la que funciona la CPU. En términos generales, cuanto mayor La frecuencia principal, cuanto más rápida sea la frecuencia en un ciclo de reloj. Cuantas más instrucciones se completen, más rápida será la CPU. Sin embargo, debido a las diferentes estructuras internas de varias CPU, no todas las CPU con la misma frecuencia de reloj tienen el mismo rendimiento. En cuanto a la frecuencia externa, es multiplicada por la frecuencia de funcionamiento del bus del sistema. La frecuencia se refiere al múltiplo de la diferencia entre el FSB de la CPU y la frecuencia principal. Las tres están estrechamente relacionadas: frecuencia principal = FSB 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 han aprendido un poco sobre los principios básicos de las computadoras sabrán de dónde provienen. La memoria principal, que se refiere a lo que generalmente llamamos memoria, generalmente la almacenamos en un almacenamiento externo (disco o varios medios de almacenamiento), todo pasa por la memoria y luego ingresa a la CPU para su procesamiento. El bus es crucial para el rendimiento de todo el sistema. Debido a la mayor o menor diferencia en la velocidad de funcionamiento entre la memoria y la CPU, el caché de segundo nivel parece conciliar las diferencias entre los dos. Velocidad de comunicación entre la CPU y la memoria caché y el segundo nivel (L2).
3. Velocidad del bus de expansión, el nombre completo en inglés es Expansion -Bus Speed. en el sistema de microcomputadora, como VESA o bus PCI. Cuando abrimos la computadora, veremos algunas cosas parecidas a ranuras, que son las ranuras de expansión, y el bus de expansión es la CPU y el bus PCI. dispositivos
Cuarto: voltaje de trabajo, el nombre completo en inglés es: voltaje de fuente de alimentación. Cualquier aparato eléctrico necesita electricidad y, naturalmente, tiene un voltaje nominal, y el voltaje de trabajo de la CPU no es una excepción. voltaje requerido para el funcionamiento normal de la CPU El voltaje de funcionamiento de las primeras CPU (era 286 y 486) era generalmente de 5 V. Debido a que el proceso de fabricación en ese momento estaba relativamente atrasado, la CPU generaba demasiado calor y su vida útil se acortaba. Con el aumento de la frecuencia, el voltaje de funcionamiento de varias CPU se ha reducido gradualmente en los últimos años para resolver el problema del calor excesivo.
Quinto: el ancho del bus de direcciones determina el espacio de direcciones físicas que ocupa la CPU. puede acceder. En pocas palabras, es la cantidad de memoria que puede utilizar la CPU.
No es necesario mencionar las microcomputadoras de 16 bits, pero para los 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. No mucha gente puede usar 1 GB de memoria hoy en día (excepto los servidores).
Sexto: Ancho del bus de datos. El bus de datos es responsable del flujo de datos de todo el sistema. El ancho del bus de datos determina la cantidad de información transmitida entre la CPU y el caché de segundo nivel, la memoria y los dispositivos de entrada/salida.
Séptimo: Coprocesador. Las CPU anteriores al 486 no tenían coprocesadores integrados. Dado que la función principal del coprocesador es ser responsable de las operaciones de punto flotante, el rendimiento de las operaciones de punto flotante de las CPU de microcomputadoras 386, 286, 8088, etc. está bastante rezagado. Creo que los amigos que han estado en contacto con el 386 saben que se puede agregar un coprocesador externo a la placa base para mejorar la función informática de punto flotante. A partir del 486, las CPU generalmente tienen coprocesadores integrados y sus funciones ya no se limitan a operaciones mejoradas de punto flotante. Las CPU con coprocesadores integrados pueden acelerar tipos específicos de cálculos numéricos. Algunos sistemas de software que requieren cálculos complejos, como las versiones superiores de AUTO CAD, requieren el soporte de coprocesadores.
Octavo: Superar el estándar. Overrange significa que la CPU puede ejecutar múltiples instrucciones en un ciclo de reloj. Esto es difícil de imaginar en CPU 486 o anteriores. Solo las CPU por encima del nivel Pentium 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 varios relojes. ciclos.
Noveno: Caché L1, que es lo que solemos llamar caché de primer nivel. El caché integrado de 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 estructura de la caché L1 incorporada tienen un gran impacto en el rendimiento de la CPU. Cuanto mayor sea la capacidad, mejor será el rendimiento, por eso algunas empresas trabajan arduamente para aumentar la capacidad de la caché L1. Sin embargo, las memorias caché están compuestas de RAM estática y tienen una estructura compleja. Cuando el área del chip de la CPU no puede ser demasiado grande, la capacidad de la caché L1 no puede ser demasiado grande.
Décimo: Caché de estructura de reescritura. Es eficaz tanto para operaciones de lectura como de escritura y es más rápido. Sin embargo, una caché con estructura de escritura simultánea solo es válida para operaciones de lectura.
Eleven: Procesamiento dinámico. El procesamiento dinámico es una nueva tecnología aplicada a procesadores Pentium de alta potencia. Combina creativamente tres tecnologías diseñadas para mejorar la eficiencia de las operaciones de datos del procesador. Estas tres tecnologías son predicción de rutas múltiples, análisis de flujo de datos y ejecución especulativa. En lugar de simplemente ejecutar una secuencia de instrucciones, el procesamiento dinámico mejora la eficiencia del procesador mediante la manipulación de datos.
El procesamiento dinámico incluye Zao 1 y predicción dividida multicanal: al predecir la dirección del flujo del programa a través de varias ramas, el procesador puede participar en saltos en la dirección del flujo de instrucciones después de adoptar el algoritmo de predicción dividida multicanal. Puede predecir la ubicación de la siguiente instrucción en la memoria con una precisión superior al 90%. Esto se debe a que cuando el procesador acepta una instrucción, también busca en el programa instrucciones futuras para ejecutar. Esta tecnología acelera la transferencia de tareas al procesador. 2. Análisis del flujo de datos: abandone el orden del programa original, analice y reorganice las instrucciones y optimice el orden de ejecución: el procesador lee las instrucciones del software decodificadas y determina si las instrucciones se pueden procesar. Luego, el procesador decide cómo optimizar el orden de ejecución para que las instrucciones se procesen y ejecuten de manera eficiente. 3. Ejecución de conjetura: mejore la velocidad de ejecución leyendo 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 "ejecución de conjetura". Esto aprovechará al máximo la potencia de procesamiento del procesador Pentium II, mejorando así el rendimiento del software. Las instrucciones del software procesadas se basan en ramas supuestas, por lo que los resultados se guardan como "resultados previstos". Una vez que se determina su estado final, las instrucciones pueden volver a su orden normal y mantener el estado permanente de la máquina.