Prosessor

En prosessor (også kalt prosesseringsenhet ) [1] , i informatikk og elektronikk , er en type maskinvareenhet til en datamaskin som er karakterisert ved å være dedikert til utførelse av instruksjoner , med utgangspunkt i et instruksjonssett .

Beskrivelse

Den gir fysisk utførelse av databehandlingen til et program, vanligvis under tilsyn av operativsystemet gjennom hente-utførelsessyklusen . De andre komponentene til datamaskinen er hjelpeenheter til prosesseringsenheten eller utgjør inngangsgrensesnittet eller utgangsgrensesnittet ( periferiutstyr ). Behandlingsenheten, inngangsgrensesnittet og utgangsgrensesnittet er faktisk de tre logiske komponentene som alltid er tilstede i datamaskinen . Prosessoren er et grunnleggende element i datamaskinarkitekturen.

En datamaskin kan også ha flere prosessorer som fungerer sammen. I dette tilfellet snakker vi om " multiprosessordatamaskin " og databehandling kalles også, med et mer spesifikt begrep, "multiprosessering" eller " multiprosessering ". [2] Prosessoren, som et digitalt elektronisk system , fungerer typisk med en viss klokkefrekvens som representerer en av ytelsesparametrene når det gjelder prosesseringskapasitet.

Prosessortype

Prosessorer kjennetegnet ved funksjonalitet

Basert på funksjonene de utfører, kan følgende tre hovedtyper av prosessorer for øyeblikket skilles:

Sentral prosesseringsenhet

Den sentrale prosessorenheten (bedre kjent med akronymet lånt fra det engelske språket "CPU") er den generelle digitale prosessoren som overvåker alle funksjonene til den digitale datamaskinen basert på von Neumann-arkitekturen eller Harvard-arkitekturen .

Sentralenheten dukket opp på begynnelsen av 1960-tallet , to prosessorer som tidligere alltid hadde vært inneholdt i forskjellige skap er samlet i samme kabinett (bedre kjent som Case) : ALU og kontrollenhet . Spesielt er den første kommersialiserte sentralbehandlingsenheten i historien IBM 709 Central Processing Unit , en sentralbehandlingsenhet tilgjengelig med IBM 709 Data Processing System (en IBM -datamaskin markedsført siden 1958 ) og opptar et skap på størrelse med en garderobe. For øyeblikket er imidlertid den typiske implementeringen av den sentrale prosessorenheten mikroprosessoren . Den sentrale behandlingsenheten er derfor inneholdt i et rom på noen få kvadratcentimeter.

En multiprosessordatamaskin kan også ha flere sentralbehandlingsenheter som samarbeider med hverandre.

Koprosessor

Koprosessoren er en hjelpeprosessor til en annen prosessor . Koprosessorens funksjon er å lette arbeidsbelastningen til prosessoren som den er hjelpeapparat til. Normalt er arbeidsbelastningen knyttet til bestemt behandling. Ofte er koprosessoren derfor en optimalisert prosessor som er spesialisert i utførelse av spesielle fordypninger for å være mer effektiv i oppgavene som er betrodd den. Felles er koprosessorene til den sentrale prosessorenheten. Spesielle typer koprosessorer er følgende:

Matematisk koprosessor

Den matematiske koprosessoren er en optimalisert koprosessor spesialisert på spesielle matematiske beregninger . De første matematiske koprosessorene i historien var separate komponenter fra den sentrale prosessorenheten. I dag er normalt mateprosessoren og den sentrale prosessoren integrert i samme mikroprosessor . Foreløpig er den mest utbredte typen matematisk koprosessor flytepunktberegningsenheten (bedre kjent med akronymet lånt fra det engelske språket "FPU"), en matematisk koprosessor spesialisert på flyttallsberegninger . Alle moderne sentralbehandlingsenheter er flankert av en flytende kommadataenhet, og begge er implementert i samme integrerte krets .

Grafikkbehandlingsenhet

Den grafiske prosessorenheten (bedre kjent med akronymet lånt fra det engelske språket "GPU") er en optimert koprosessor spesialisert på å gjengi grafiske bilder. Det har vært en trend i noen år å implementere grafikkbehandlingsenheten og sentralbehandlingsenheten i samme integrerte krets .

Enhetskontroller

Periferkontrolleren eller input/out- prosessoren er en koprosessor som brukes til å administrere ett eller flere perifere enheter . Den perifere kontrolleren har eksistert siden den første generasjonen av elektroniske datamaskiner fordi den perifere enheten vanligvis er mye tregere enn den sentrale prosessorenheten. Tilstedeværelsen av den perifere kontrolleren forhindrer derfor at den sentrale behandlingsenheten lider av kraftige nedganger: Befridd for administrasjonen av periferiutstyr, står sentralbehandlingsenheten fritt til å bruke all sin datakapasitet i oppgaver der denne kapasiteten er nødvendig.

Digital signalprosessor

Den digitale signalprosessoren (bedre kjent med akronymet lånt fra det engelske språket "DSP") er en prosessor spesialisert på digital signalbehandling . Den digitale signalprosessoren kan brukes som hovedprosessor, spesielt datamaskiner for spesielle formål dedikert utelukkende til digital signalbehandling (for eksempel datamaskiner integrert i lyd-CD-spillere ), eller den kan brukes som en koprosessor i begge datamaskiner til generell bruk (for eksempel personlige datamaskiner). datamaskiner ) og spesielle formål (som moderne videospillkonsoller ). I det andre tilfellet er det typisk bruk som en koprosessor for CPU .

Prosessorer atskilt etter dataformat

Basert på dataformatet de opererer på, kan følgende tre typer prosessorer skilles:

Skalær prosessor

Den skalarprosessoren er en prosessor utstyrt med instruksjoner som forventer kun skalardata som operander (heltall, reelle tall, boolske variabler, etc.). I den skalære prosessoren opererer derfor hver instruksjon på kun én data om gangen.

Vektorprosessor

Vektorprosessoren er en prosessor utstyrt med instruksjoner som ser for seg vektordata som operander (dvs. komplekse data som består av flere elementære data av samme type). Vektorprosessoren er derfor mye raskere enn en skalarprosessor når det gjelder å bruke samme prosessering på flere data av samme type da denne behandlingen utføres parallelt ved å utføre en enkelt instruksjon. En skalar prosessor, derimot, må nødvendigvis utføre flere instruksjoner for å utføre samme type prosessering.

Superscalar prosessor

Den superskalare prosessoren er en mellomvei mellom skalarprosessoren og vektorprosessoren da den gir flere uavhengige skalarutførelsesenheter for å utføre parallelt eller samme instruksjon på forskjellige data eller uavhengige instruksjoner på forskjellige data. Arkitekturen til denne typen prosessorer er ofte ganske kompleks da den involverer forskjellige utførelsespipelines og for å optimalisere ytelsen er det nødvendig å løse konflikter som oppstår fra deres uavhengighet (for eksempel kan to instruksjoner ikke kjøres parallelt hvis resultatet av den andre er betinget av resultatet av den første).

Andre typer

Andre typer prosessorer er som følger:

Mikroprosessor

En type prosessor som er ekstremt populær i dag er mikroprosessoren . En mikroprosessor er en prosessor som er fullstendig inneholdt i en integrert krets . [3] Den første kommersialiserte mikroprosessoren i historien var Intel 4004 -sentralen , markedsført siden 1971 .

Flerkjerneprosessor

For å øke ytelsen, var det i 2005 en trend mot å gjøre integrerte kretser som inneholder flere [4] sentralbehandlingsenheter alle identiske. En integrert krets som inneholder flere identiske sentralbehandlingsenheter kalles en " flerkjerneprosessor ". Senere var det også en tendens til å lage integrerte kretser som inneholder flere grafiske prosesseringsenheter som alle er identiske. Disse integrerte kretsene er også flerkjerneprosessorer, men mer spesifikt og ofte kalles de "multicore GPUer".

Flerkjerneprosessoren er for tiden den mest populære implementeringen av den sentrale prosessorenheten.

Merknader

  1. ^ "Processor" er et lånord på engelsk, tilpasning av "prosessor" , på Sapienza.it .
  2. ^ multiprosessering , på treccani.it .
  3. ^ En integrert krets kan også inneholde flere prosessorer.
  4. ^ Normalt potensene 2: 2, 4, 8, etc.

Relaterte elementer

Andre prosjekter

  • Samarbeid på Wiktionary Wiktionary inneholder ordboklemmaet « prosessor »

Eksterne lenker

  • Prosessor , i Treccani.it - ​​Online Encyclopedias , Institute of the Italian Encyclopedia.