Об устройстве процессора компьютера: часть 1


Сердцем персонального компьютера является процессор. Он представляет собой электронное цифровое устройство, которое может работать по заданной программе.

Процессор сердце компьютера

Что значит электронное и цифровое устройство

Рассмотрим устройство процессора компьютера. Сначала расшифруем отдельно прилагательные «электронное» и «цифровое».

Прилагательное «электронное» означает, что процессор компьютера работает на электрической энергии и все сигналы, которые обрабатываются этим устройством, являются электрическими.

Вместе с тем в радиоэлектронике электронные устройства делятся на 2 больших класса: аналоговые и цифровые.

Прилагательное «цифровое» означает, что процессор компьютера относится к классу цифровых, а не аналоговых устройств.

Аналоговое устройство

Упомянутые аналоговые устройства преобладали среди радиоэлектронной аппаратуры 20-30 лет назад. А появились они тогда, когда радиоинженеры научились записывать и передавать звук и изображение в виде аналоговых сигналов. Это были радиоприемники, телевизоры, магнитофоны и т.п.

Аналоговые устройства уступили пальму первенства лишь в конце прошлого века, когда развитие цифровых устройств привело к тому, что с помощью цифровых кодов научились записывать и передавать любую информацию, включая уже упомянутые звуки и изображения.

Цифровые сигналы в отличие от аналоговых в незначительной степени подвержены помехам и без искажения передаются на  расстояния. Они лучше записываются, хранятся и не «портятся» со временем.

Процессор компьютера – цифровое электронное устройство

процессор компьютера

Процессор компьютера

Среди цифровых электронных устройств одним из наиболее сложных устройств является процессор компьютера. Это своего рода апофеоз развития цифровой техники.

Внешне он представляет собой кремниевую пластину, смонтированную в корпусе, имеющем множество электрических выводов для подключения к электропитанию и к другим устройствам компьютера.

За то, что процессор делается на кремниевых пластинах, на жаргоне компьютерщиков его иногда называют «камень», так как кремний является весьма прочным материалом.

На эту пластину путем очень точного напыления вещества (точность измеряется ангстремами) в вакууме и при соблюдении идеальной чистоты производства воспроизводят сложнейшую и чрезвычайно миниатюрную по своим размерам электрическую схему, состоящую из десятков и сотен тысяч мельчайших элементов (в основном, транзисторов), соединенных между собой специальным образом.

Производство таких устройств является настолько высокотехнологичным, что его смогли освоить только страны с самой развитой экономикой. Занятно, что при производстве процессоров не измеряют брак, как это принято практически во всех отраслях промышленности и производства, а измеряют так называемый процент выхода годных  изделий, так как совсем немногие заготовки процессоров в конечном итоге становятся работоспособными устройствами.

Качественно произведенные кремниевые пластинки помещают в корпус с выводами и снабжают устройствами охлаждения (радиатор и вентилятор), так как сотни тысяч миниатюрных транзисторов при своей работе выделяют изрядное количество тепла.

Логическая структура процессора компьютера

Если посмотреть на внутреннюю логическую структуру процессора компьютера, то он представляет собой совокупность соединенных между собой устройств:

устройство процессора компьютера

– арифметико-логическое устройство (АЛУ), в котором, собственно, и производится преобразование информации,

– устройство управления (УУ), которое предназначено для управления арифметико-логическим устройством,

– и регистры (ячейки) памяти, в которых хранятся входные данные, промежуточные данные и результирующие данные.

Команды, предназначенные для управления работой процессора, попадают из оперативной памяти в устройство управления. Это устройство управляет работой арифметико-логического устройства в соответствии с полученными командами.

В свою очередь, АЛУ в соответствии с полученными из УУ командами, осуществляет

  • ввод информации из регистров,
  • обработку информации и
  • запись обработанной информации в регистры.

Регистры процессора могут обмениваться информацией с ячейками оперативной памяти (тоже на основании команд АЛУ). Поэтому в конечном итоге процессор компьютера


  • осуществляет обработку данных, получаемых из оперативной памяти,
  • а обработанные данные также размещает в оперативной памяти.

Как процессор обрабатывает данные

Приведенное краткое описание работы процессора компьютера иллюстрирует, что обработка данных процессором представляет из себя последовательность очень «мелких» шагов:

  • считывание данных из оперативной памяти в регистры процессора,
  • обработка этих данных и
  • обратная запись данных из регистров процессора в ячейки оперативной памяти.

Но компенсацией за это является высочайшая скорость вычислений, сотни тысяч и миллионы таких «маленьких» операций ежесекундно. И соответственно, обеспечивается высокая скорость обработки информации, которая делает компьютер незаменимым помощником для работы, учебы, отдыха, развлечений.

Статья закончилась, можно еще прочитать:

1. О работе процессора компьютера

2. Как работает ПК: обработка информации

3. Устройство системного блока

4. Постоянная и оперативная память компьютеров и мобильных телефонов

5. От чайника к юзеру: шаг вперед, два шага назад


Получайте актуальные статьи по компьютерной грамотности прямо на ваш почтовый ящик.
Уже более 3.000 подписчиков

.

Важно: необходимо подтвердить свою подписку! В своей почте откройте письмо для активации и кликните по указанной там ссылке. Если письма нет, проверьте папку Спам.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *



Комментарии: 6 к “Об устройстве процессора компьютера: часть 1”

  • валера:

    спасибо за уроки

  • валера:

    пока всё хорощо читаем ваши уроки спасибо!

  • Света:

    Всё, что связано с развитием новых технологий в любой области
    компьютерного мира. На ваше усмотрение. ведь для нас не профессионалов
    интересно всё в одинаковой степени. Только по мере углубления знаний
    могут появиться предпочтения.

  • Света:

    Все ваши статьи помогают понять общую картину этой не простой техники. всё очень интересно, но и трудновато , конечно.Всегда рады новой информации
    на вашем блоге. Семья Пановых

    • Надежда:

      Насчет новой информации согласна на подсказку с Вашей стороны. Напишите, что из нового для Вас актуально?

  • Нелли:

    Спасибо за урок, буду теперь пользоваться спящим режимом. Раньше не получалось.