Cpu - hur tänker datorn?
Cpu – hur tänker datorn.
En CPU (Central Processing Unit) eller centralprocessor är enheten som exekverar program i en dator genom att hämta maskininstruktioner och utföra begärda operationer som beräkningar och datahantering. Processorer finns i ett stort antal varianter och återfinns i moderna maskiner och apparater, från bilar till kaffebryggare. I dagligt tal avses ofta den typen av processor som sitter i en PC (persondator). Tidigare kunde processorer lätt uppdelas i kategorierna RISC och CISC. RISC står för engelskans Reduced Instruction Set Computing samt CISC för Complex Instruction Set Computing. En processor av typen RISC är konstruerad för att klara av enkla operationer väldigt snabbt. CISC å andra sidan är konstruerad för att kunna göra komplicerade operationer men kan inte utföra dem särskilt snabbt. Utvecklingen har sedan dess gått ihop så att dessa två varianter har lånat mycket teknik från varandra. Dagens processorer kan inte med lätthet klassificeras i endera gruppen. En viktig del i en processor är ALU:n (Arithmetic Logic Unit) en enhet som utför logiska och enklare aritmetiska operationer såsom addition och subtraktion. För beräkningar med flyttal krävs antingen en följd av enkla instruktioner eller en matematikprocessor (flyttalsprocessor). Den var ursprungligen ett tillbehör men ingår numera som standard i moderna processorer för PC-marknaden. En processor utför instruktioner av maskinkod. Merparten av dagens datorer är von Neuman-datorer och läser därmed instruktioner från sitt arbetsminne. Processorer är idag uppbyggda av tiotals miljoner transistorer på en yta av ett par cm2. Antalet transistorer man kan få in på ett chip har hittills ökat exponentiellt enligt Moores lag.
CPU = Central Processing UnitSkriv in icke-wiki-formaterad text här
En centralenhet (CPU) är en elektronisk krets som kan utföra datorprogram. Denna breda definition enkelt kan tillämpas på många tidiga datorer som fanns långt innan begreppet "CPU" aldrig kom till allmän användning. Begreppet i sig och dess INITIALORD har varit i bruk i databranschen åtminstone sedan början av 1960-talet (Weik 1961). Form, design och implementation av processorer har förändrats dramatiskt sedan de tidigaste exemplen, men deras grundläggande funktion har förblivit i stort sett samma.
Tidig CPU var skräddarsydda som en del av ett större, ibland en-av-en-sådan dator. Men detta kostsamma metoden att utforma egna processorer för en viss tillämpning har i stort sett lämnat plats för utvecklingen av mass-producerade processorer som är anpassade för en eller flera funktioner. Denna standardisering trend allmänhet började i en tid präglad av diskreta transistor stordatorer och minidatorer och har accelererat snabbt med POPULARISERING av integrerade kretsar (IC). IC har gjort att allt mer komplexa processorer som skall konstrueras och tillverkas på toleranser för storleksordningen nanometer. Både miniaturization och standardisering av processorer har ökat förekomsten av dessa digitala produkter i det moderna livet långt utöver den begränsade användningen av dedicerade datorer maskiner. Moderna mikroprocessorer visas i allt från bilar till mobiltelefoner till barnleksaker.
Före införandet av maskiner som liknar dagens processorer, datorer såsom ENIAC var tvungen att vara fysiskt rewired för att utföra olika uppgifter. Dessa maskiner är ofta kallad "fast programmet datorer, eftersom de var tvungna att vara fysiskt omkonfigureras för att köra ett annat program. Eftersom begreppet "CPU" definieras i allmänhet som en mjukvara (datorprogram) utförande enhet tidigast produkter som kan med rätta kallas CPU kom med införandet av lagrat program dator.
Idén om ett lagrat program dator var redan under ENIAC konstruktion, men var ursprungligen utelämnats så att maskinen kan bli klar tidigare. Den 30 juni 1945, före ENIAC var färdig, matematikern John von Neumann delade ut papper med titeln "första utkast till en rapport om EDVAC." Det talas också om utformningen av ett lagrat program dator som skulle vara avslutad i augusti 1949 (von Neumann 1945). EDVAC var konstruerad för att utföra ett visst antal instruktioner (eller åtgärder) av olika slag. Dessa instruktioner kan kombineras för att skapa användbara program för EDVAC löpa. Betecknande program skrivna för EDVAC förvarades i hög hastighet datorminnet stället anges av fysiska ledningar på datorn. Detta löste en allvarlig begränsning av ENIAC, som var den stora mängd tid och kraft det tog att konfigurera datorn att göra en ny uppgift. Med von Neumann konstruktion, programmet eller programvara, som EDVAC sprang kan ändras bara genom att ändra innehållet i datorns minne. [1]
Medan von Neumann oftast krediteras med utformningen av lagrat program dator på grund av sin konstruktion EDVAC, andra före honom såsom Konrad Zuse hade föreslagit liknande idéer. Dessutom är den så kallade Harvard-arkitekturen av Harvard Mark I, som blev klar innan EDVAC också utnyttjade ett lagrat program design använder hålslaget papper band snarare än elektroniska minne. Den huvudsakliga skillnaden mellan von Neumann och Harvard arkitekturer är att den senare separerar lagring och behandling av CPU-instruktioner och data, medan den tidigare använder samma minnesutrymme för båda. De flesta moderna processorer är främst von Neumann i design, men delar av Harvard-arkitekturen är allmänt sett också.
Att digital utrustning, alla processorer hantera diskreta stater och därför kräver någon form av kopplingselement att skilja mellan och ändra dessa stater. Innan kommersiell acceptans av transistor, Reläer och vakuumrör (thermionic ventiler) var vanligen används som kopplingselement. Även om dessa hade skilda hastighet fördelar jämfört med tidigare, rent mekaniska konstruktioner, de var otillförlitliga av olika anledningar. Till exempel bygga likström följdnummer logiska kretsar av överföringsenheter kräver extra hårdvara för att hantera problemet med kontakt avvisningsfrekvens. Även vakuumrör inte lider av kontakt avvisningsfrekvens måste de värma upp innan det blir fullt fungerande och så småningom sluta fungera helt. [2] Vanligtvis, när en tub misslyckades, processorn måste diagnostiseras att lokalisera misslyckas komponent så det skulle kunna ersättas. Därför tidigt elektroniskt (vakuum rör baserade) datorer i allmänhet snabbare men mindre tillförlitliga än elektromekaniska (stafett baserade) datorer.
Tube datorer gillar EDVAC tenderat att genomsnitt åtta timmar mellan misslyckanden, medan relä datorer liksom (långsammare, men tidigare) Harvard Mark jag inte mycket sällan (Weik 1961:238). I slutändan rör baserade processorer blev dominerande på grund av de betydande hastighet fördelarna allmänhet uppvägs tillförlitligheten problem. De flesta av dessa tidiga synkron CPU sprang till låga klockan priser jämfört med moderna mikroelektroniska mönster (se nedan för en diskussion om klockan ränta). Klocksignal frekvenser från 100 kHz till 4 MHz var mycket vanligt vid denna tid, begränsat till stor del av hastigheten på Kopplingsanordningarna de byggdes med.
Utformningen komplicerade CPU höjas enligt olika tekniker underlättas bygga mindre och mer tillförlitliga elektroniska enheter. Den första förbättringen kom med införandet av transistor. Transistorized processorer under 1950-talet och 1960-talet inte längre var tvungna att byggas ut av skrymmande, otillförlitlig, och bräcklig kopplingselement gillar vakuumrör och elektriska reläer. Med denna förbättring mer komplexa och tillförlitlig CPU byggdes på ett eller flera kretskort innehåller diskreta (enskilda) komponenter.