Мозг компьютера устройство выполняющее логические и математические функции

Что такое процессор и что он делает?

Центральный процессор или ЦП является ядром любого компьютера или встроенной системы. Его часто сравнивают с калькулятором, он отвечает за расчет и обработку информации, которая позволяет системе выполнять определенную функцию или задачу.

Процессоры используются почти во всех электронных устройствах, которые мы используем ежедневно, от мобильных телефонов до смарт-часов и домашних гаджетов, таких как термостаты.

В этом блоге мы более подробно обсудим ЦП и расскажем, как он работает в компьютерной системе.

Для чего нужен процессор?

ЦП — это аппаратный компонент, который находится на печатной плате или материнской плате компьютера или встроенного устройства. Несмотря на небольшой размер, он обладает большой вычислительной мощностью благодаря миллионам или миллиардам встроенных транзисторов. Транзистор — это двоичный переключатель, который предотвращает или пропускает ток, тем самым передавая единицы или нули, которые преобразуются в выполнение действия. Транзисторы — это, по сути, то, что позволяет ЦП выполнять свои вычисления.

Photo Francesco Vantini on Unsplash

По сути, ЦП выступает в роли «мозга» устройства, получая данные от периферийных устройств или программы, а в результате обрабатывает и выполняет инструкции. Затем ЦП либо выводит информацию, либо выполняет запрошенную задачу периферийного устройства.

В этом вычислительном процессе используется набор инструкций, разделенный на три основных этапа: выборка, декодирование и выполнение. ЦП извлекает инструкцию из памяти, такой как ОЗУ, декодирует инструкцию, а затем выполняет инструкцию, используя соответствующие части ЦП. Мы предоставим более подробную информацию об этом позже.

Компоненты ЦП

Основные компоненты, из которых состоит ЦП, включают:

• Блок управления (CU) — управляет всеми операциями процессора.
• Арифметико-логическое устройство (АЛУ) — выполняет математические, логические операции и операции принятия решений.
Блок памяти
• - хранит все данные и инструкции, необходимые для обработки.

Блок управления

Блок управления обрабатывает все сигналы управления процессором, где он используется для управления передачей данных и инструкций между другими блоками в системе. CU управляет и координирует все блоки компьютера, позволяя логическому блоку, блоку памяти, а также устройствам ввода и вывода знать, как реагировать на инструкции, полученные от программы.

Арифметико-логическое устройство

Арифметико-логическое устройство используется для выполнения арифметических и логических операций ЦП. АЛУ использует операнды и код, которые сообщают ему, какие операции следует выполнять с входными данными. После обработки информация отправляется в память. Два подкомпонента АЛУ включают арифметическую и логическую части:

• Арифметическая часть АЛУ предназначена для выполнения арифметических операций, таких как сложение, вычитание, умножение и деление.
• Логическая часть АЛУ предназначена для выполнения логических операций, таких как сравнение, выбор, сопоставление и слияние данных.

Блок памяти

Блок памяти, также известный как внутренний блок памяти, основная память, основная память или оперативная память (ОЗУ), используется для хранения инструкций, данных и промежуточных результатов обработки. Блок отправляет эти данные другим блокам по мере необходимости для выполнения функции. В блоке памяти также маршрутизируются все входы и выходы, а также сохраняются окончательные результаты обработки данных перед их отправкой на устройство вывода.

Цикл инструкций ЦП

ЦП использует жестко запрограммированный «набор инструкций», чтобы понять, на что он способен. Набор инструкций позволяет ЦП выполнять определенные операции, которые могут включать в себя сложение двух чисел, переход к другой части программы или сравнение двух значений.

Когда программа отправляет команду ЦП, она использует эти инструкции для выполнения команды в последовательности шагов, известных как цикл инструкций. Командный цикл — это время, необходимое процессору для выполнения одной команды программы.

Эти шаги включают:

• Выборка: ЦП извлекает команду из ОЗУ компьютера (оперативной памяти).
• Декодирование: ЦП вычисляет, что необходимо для выполнения команды.
• Выполнение: ЦП выполняет действия, необходимые для выполнения команды.

Выборка

ЦП инициирует и выполняет инструкции программы. По мере поступления инструкций регистр в ЦП, называемый счетчиком программ (ПК), сохраняет адрес памяти инструкции, которая должна быть обработана следующей. После обработки инструкции ЦП копирует адрес памяти инструкции и сохраняет скопированные данные в другой регистр ЦП, называемый регистром инструкций (IR).

Декодирование

Когда память инструкции становится доступной, инструкция декодируется. На этом этапе блок управления декодирует и определяет точные инструкции, которые хранятся в IR, и по мере их декодирования они превращаются в серию управляющих сигналов, которые используются для выполнения инструкции.

Выполнение

Теперь инструкция готова к выполнению. Сигналы управления отправляются в АЛУ для обработки и завершения, где оно выполняет указанную операцию. 9ЦП 0003

, используемые во встроенных системах Сегодня ЦП

десятилетиями используются в компьютерах и встроенных системах. Со временем они стали намного мощнее, а также стали меньше по размеру, что позволило преобразовать процессоры в гораздо более компактные устройства.

Современные устройства также все чаще используют многоядерные процессоры для повышения производительности при одновременном снижении энергопотребления. Многоядерный процессор — это компьютерный процессор на одной интегральной схеме с двумя или более отдельными процессорами. Еще во времена первоначальной концепции компьютера большинство процессоров имели одно вычислительное ядро. Сегодня процессоры могут состоять из нескольких ядер, таких как два, четыре, шесть или более, что позволяет выполнять несколько инструкций одновременно.

ЦП можно найти почти во всех аспектах нашей жизни, и по мере совершенствования технологий мы можем ожидать дальнейшего улучшения возможностей этих устройств.

Как тестировать и разрабатывать встраиваемые системы

Total Phase предоставляет инженерам встраиваемых систем хост-адаптеры и анализаторы протоколов для помощи в отладке и разработке систем I2C, SPI, CAN, USB и eSPI.

Хост-адаптеры

Наши хост-адаптеры I2C или SPI специально могут эмулировать ведущие или ведомые устройства для проверки ответов и обмена данными, происходящих на шине. В качестве ведущего устройства оно может оценивать периферийные устройства, такие как датчики и микросхемы памяти, а также может использоваться для эмуляции ведомого устройства для проверки команд, отправляемых с микроконтроллеров или ЦП.

Хост-адаптер Aardvark I2C/SPI — это хост-адаптер общего назначения, который может эмулировать ведущее или ведомое устройство I2C или SPI. Он может передавать сигналы с частотой до 800 кГц в качестве ведущего устройства I2C, до 8 МГц в качестве ведущего устройства SPI и до 4 МГц в качестве ведомого устройства SPI. Это позволяет пользователям выполнять несколько приложений, включая прототипирование и производственное тестирование.

Хост-адаптер Cheetah SPI — это быстрый и мощный хост-адаптер USB-SPI, способный обмениваться данными на частоте до 40+ МГц. Это идеальный инструмент для разработки, отладки и программирования приложений SPI, помогающий пользователям сосредоточиться на основных задачах за счет минимизации времени отладки и программирования.

Последовательная платформа Promira — это платформа на основе FPGA, которая поддерживает множество различных протоколов, скоростей и функций с помощью загружаемых приложений. Он способен эмулировать ведущее или ведомое устройство I2C или SPI и может передавать сигналы с частотой до 80 МГц в качестве ведущего SPI, до 20 МГц в качестве ведомого SPI и до 3,4 МГц в качестве ведущего или ведомого устройства I2C.

Learn more

• 
  Настройка vpn на роутере
• 
  Как установить драйвер ch340 на windows 10
• 
  Usb bluetooth адаптер для автомагнитолы без aux
• 
  Как поставить печать и подпись в пдф
• 
  Как закрыть два окна в сафари на айпаде
• 
  Команда проверки диска
• 
  В контакте регистрация без номера телефона
• 
  Сколько километров лететь до марса
• 
  Как экспортировать пароли из chrome
• 
  Настройка wifi роутера mikrotik
• 
  Старый монитор от компьютера