Wat is een processorkern? [MakeUseOf Explains]

Advertentie

Elke computer heeft een processor, of het nu gaat om een ​​processor met een kleine efficiëntie of een krachtige krachtpatser, anders zou hij niet kunnen functioneren. De processor, ook wel de CPU of Central Processing Unit genoemd, is natuurlijk een belangrijk onderdeel van een functionerend systeem, maar het is niet de enige.

De huidige processors zijn bijna allemaal in ieder geval dual-core, wat betekent dat de hele processor zelf twee afzonderlijke kernen bevat waarmee hij informatie kan verwerken. Maar wat zijn processorcores en wat doen ze precies?

Wat zijn kernen?

Een processorkern is een verwerkingseenheid die instructies leest om specifieke acties uit te voeren. Instructies zijn aan elkaar geketend, zodat ze, wanneer ze in realtime worden uitgevoerd, uw computerervaring vormen. Letterlijk alles wat u op uw computer doet, moet door uw processor worden verwerkt. Telkens wanneer u een map opent, heeft u uw processor nodig. Wanneer u in een Word-document typt, heeft u ook uw processor nodig. Zaken als het tekenen van de desktopomgeving, de vensters en game-graphics zijn het werk van uw grafische kaart - die bevat honderden processors om snel tegelijkertijd aan gegevens te werken - maar tot op zekere hoogte hebben ze nog steeds uw processor nodig ook.

Hoe ze werken

De ontwerpen van processors zijn uiterst complex en variëren sterk tussen bedrijven en zelfs modellen. Hun architecturen - momenteel "Ivy Bridge" voor Intel en "Piledriver" voor AMD - worden voortdurend verbeterd om de meeste prestaties in te pakken in de minste hoeveelheid ruimte en energieverbruik. Maar ondanks alle architectonische verschillen doorlopen processors vier hoofdstappen wanneer ze instructies verwerken: ophalen, decoderen, uitvoeren en terugschrijven.

Ophalen

De ophaalstap is wat u ervan verwacht. Hier haalt de processorkern instructies op die erop wachten, meestal uit een soort geheugen. Dit kan RAM bevatten, maar in moderne processorcores wachten de instructies meestal al op de kern in de processorcache. De processor heeft een gebied dat de programmateller wordt genoemd en in wezen als bladwijzer fungeert, zodat de processor weet waar de laatste instructie is geëindigd en de volgende begint.

Decoderen

Zodra het de onmiddellijke instructie heeft opgehaald, gaat het verder met het decoderen. Instructies hebben vaak betrekking op meerdere gebieden van de processorkern - zoals rekenen - en de processorkern moet dit uitzoeken. Elk onderdeel heeft een zogenaamde opcode die de processorkern vertelt wat er moet gebeuren met de informatie die erop volgt. Zodra de processorkern dit allemaal heeft uitgezocht, kunnen de verschillende delen van de kern zelf aan de slag.

Uitvoeren

De uitvoerende stap is waar de processor weet wat hij moet doen, en daadwerkelijk doorgaat en het doet. Wat hier precies gebeurt, varieert sterk, afhankelijk van welke delen van de processorkern worden gebruikt en welke informatie erin wordt geplaatst. De processor kan bijvoorbeeld rekenen binnen de ALU of rekenkundige logische eenheid. Dit apparaat kan worden aangesloten op verschillende in- en uitgangen om nummers te kraken en het gewenste resultaat te krijgen. Het circuit in de ALU doet alle magie en het is vrij complex om uit te leggen, dus ik laat dat over aan je eigen onderzoek als je geïnteresseerd bent.

Terugschrijven

De laatste stap, writeback genaamd, plaatst het resultaat van waar aan gewerkt is terug in het geheugen. Waar de uitvoer precies naartoe gaat, hangt af van de behoeften van de actieve applicatie, maar deze blijft vaak in de processorregisters staan ​​voor snelle toegang, aangezien de volgende instructies deze vaak gebruiken. Vanaf daar wordt het afgehandeld totdat delen van die uitvoer opnieuw moeten worden verwerkt, wat kan betekenen dat het in het RAM gaat.

Het is maar één cyclus

Dit hele proces wordt een instructiecyclus genoemd. Deze instructiecycli verlopen belachelijk snel, vooral nu we krachtige processors hebben met hoge frequenties. Bovendien doet onze hele CPU met zijn meerdere kernen dit op elke kern, zodat gegevens kunnen worden gekraakt ongeveer net zo vaak sneller als uw CPU kernen heeft dan wanneer deze vast zou zitten met slechts één kern van vergelijkbaar prestatie. CPU's hebben ook geoptimaliseerde instructiesets die vast in het circuit zijn ingebouwd, wat bekende instructies die naar hen worden gestuurd, kan versnellen. Een populair voorbeeld is SSE.

Conclusie

Vergeet niet dat dit een heel eenvoudige beschrijving is van wat processors doen - in werkelijkheid zijn ze veel complexer en doen ze veel meer dan we ons realiseren. De huidige trend is dat processorfabrikanten proberen hun chips zo efficiënt mogelijk te maken, inclusief het verkleinen van de transistors. Ivy Bridge Wat u moet weten over de Ivy Bridge van Intel [MakeUseOf Explains]Intel heeft zojuist zijn nieuwe bijgewerkte processor, met de codenaam Ivy Bridge, uitgebracht voor zowel desktops als laptops. U vindt deze nieuwe producten vermeld als de 3000-serie en u kunt er op zijn minst enkele van kopen ... Lees verder ‘S transistors zijn slechts 22 nm en er is nog een tijd te gaan voordat onderzoekers een fysieke limiet tegenkomen. Stel je voor dat al deze bewerkingen in zo'n kleine ruimte plaatsvinden. We zullen zien hoe processors verbeteren zodra we zover zijn gekomen.

Waar denk je dat processoren naartoe gaan? Wanneer verwacht u quantumprocessors te zien, vooral in persoonlijke markten? Laat het ons weten in de comments!

Afbeeldingscredits: Olivander, Bernat Gallemí, Dominik Bartsch, Ioan Sameli, Nationale dienst voor nucleaire beveiliging