Что такое процессор? Центральный процессор или центральный процессор^{(Central Processing Unit)} — это вычислительный мозг компьютера. Все, что делает компьютер, от видеоигр^{(video games)} до помощи в написании эссе, разбито на набор математических инструкций. Процессор принимает^(CPU) эти инструкции и выполняет их. 

Детали того, как он это делает, конечно, намного^{(much )} сложнее, чем это простое объяснение. Самое главное, что вам нужно знать, это то, что центральный процессор^(CPU) является основным математическим двигателем компьютера.

(Чрезвычайно) короткая история процессоров^{(The (Extremely) Short History Of CPUs)}

История вычислительной техники длинна и сложна. Он также уходит в историю дальше, чем цифровые технологии, электроника или даже электричество. Счеты - это своего рода процессор. Как и механические калькуляторы. Большая разница в том, что эти машины могут выполнять только одну или несколько математических задач. Это не процессоры общего назначения^{(general purpose)} , примером которых является современный ЦП .^(CPU)

Что делает ЦП^(CPU) вычислительным устройством общего назначения, так это использование логики. В 1903 году Никола Тесла^{(Nikola Tesla)} запатентовал электрические схемы, известные как вентили и переключатели. Используя эти схемы, вы могли бы создавать устройства, выполняющие логические операции, где вы могли бы заставить машину действовать при определенных условиях. 

В середине-конце 1940-х годов Уильям Шокли^{(William Shockley)} , Джон Бардин^{(John Bardeen)} и Уолтер Браттейн^{(Walter Brattain)} изобрели и запатентовали устройство, называемое транзистором, работая в Bell Laboratories . Транзистор является основным строительным блоком процессора^(CPU) . Транзисторы — относительно крошечные компьютерные компоненты. Транзистор — настолько важное изобретение, что трое изобретателей были удостоены за него Нобелевской премии^{(Nobel Prize)} .

В конце 1950-х годов Роберт Нойс^{(Robert Noyce)} и Джек Килби сделали^{(Jack Kilby)} еще один огромный шаг вперед и создали первую работающую интегральную схему^{(integrated circuit)} . Интегральная схема представляет собой набор электронных схем, интегрированных в единый кусок полупроводникового материала. В большинстве случаев этим материалом является кремний. Вот что люди имеют в виду, когда говорят «микрочип». 

Центральный процессор^(CPU) состоит из одного или нескольких микрочипов. Это важное изобретение, потому что миллиарды транзисторов могут быть упакованы в один центральный процессор^(CPU) . Это создает невероятно мощные математические механизмы.

Благодаря изобретениям логических вентилей, транзисторов и интегральных схем весь мир изменился. В наши дни микрочипы есть во всем, а не только в вашем компьютере. А процессоры^(CPUs) — это самые передовые микрочипы общего назначения, которые мы можем производить.

Как работают процессоры?^{(How Do CPUs Work?)}

Весь принцип ЦП^(CPU) основан на двоичном коде^{(binary code)} . Люди склонны представлять числа, используя систему, называемую основанием 10^{(base 10)} или десятичную систему. Значения разрядов каждой цифры в числе увеличиваются в десять раз. Итак, «111» содержит сто, десять и один.

Компьютеры и их процессоры^(CPUs) вообще не понимают 10-кратную систему счисления. Транзисторы работают по принципу либо включенного, либо выключенного. Это означает, что логические элементы, которые вы строите из них, также могут работать только с этими двумя состояниями. Вот почему, по сути, процессоры^(CPUs) работают на двоичном коде^{(binary code)} . Эта система счисления имеет разные разрядные значения. Вместо этого, если 1, 10, 100, 1000 и т. д., значения мест будут 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128 и т. д. 

Таким образом, в двоичном формате «111» будет 7 в десятичном виде, так как вы складываете 1,2 и 4 вместе. Если какое-либо из чисел равно нулю, вы просто пропускаете его и добавляете разрядное значение следующего 1. Таким образом, вы можете выразить любое десятичное значение. Просто^(Just) обратите внимание, что двоичные числа часто читаются справа налево, поэтому значение разряда «1» будет крайним справа.

Давайте поместим это в таблицу, чтобы было кристально ясно:

Binary Place Values	1	2	4	8	16	32	64	128	256
The decimal number 7 in binary	1	1	1	0	0	0	0	0	0

Вы понимаете, почему в сумме получается число 7 в десятичной дроби? Делаем число 23:

Binary Place Values	1	2	4	8	16	32	64	128	256
The decimal number 7 in binary	1	1	1	0	1	0	0	0	0

Итак, 111 — это «7», а «11101» — это 23, потому что значение пятого разряда в двоичном коде равно 16. Довольно^(Pretty) круто, правда? Вы можете выразить любое возможное число, которое может быть записано в десятичном виде таким образом. Это означает, что компьютеры, построенные из транзисторов, также могут работать с любыми числами.

Как производятся процессоры?

Процесс производства современных процессоров^(CPUs) , как и следовало ожидать, довольно сложен. Основной процесс включает в себя выращивание больших цилиндров из кристаллов кремния. Его полупроводниковые свойства делают его идеальным для построения двоичной интегральной схемы.

Эти крупные кристаллы нарезаются на тонкие пластины. Затем пластины «легируют» другим химическим веществом для точной настройки его свойств. Затем наноразмерная схема вытравливается на поверхности пластины с помощью света с использованием процесса, известного как фотолитография^{(photolithography)} .

Дизайн и производительность ЦП

Не все процессоры^(CPUs) одинаковы. Первый настоящий предок современного ЦП^(CPU) , Intel 8086 , имел около 29 000 транзисторов в своей интегральной схеме. Сегодня такой процессор, как Intel i99900K, имеет чуть более 1,7 миллиарда^(billion) транзисторов. Чем плотнее логические схемы процессора^(CPU) , тем сложнее и больше количество инструкций, которые он может выполнять за такт. 

Подождите^(Hang) , «тактовый цикл»? Да, это еще один важный компонент производительности процессора^(CPU) . ЦП^(CPU) работает на определенной частоте, с каждым импульсом тактовой частоты ЦП^(CPU) выполняется цикл вычислений. Если вы возьмете тот же процессор^(CPU) и удвоите его тактовую частоту, то (теоретически) он должен работать в два раза быстрее. 

Этот Intel 8086 1978 года работал на частоте 5 МГц, когда он был запущен. Это пять миллионов тактов в секунду. Intel i9-9900K ? Он начинается^{(starts )} с 3,6 ГГц. Это 3600 ^{(Ghz.That 3600)} МГц^(Mhz) с возможностью увеличения до 5000 МГц^(Mhz) , когда это возможно.

Чтобы добавить еще одну проблему к производительности ЦП^(CPU) , современные ЦП^(CPUs) фактически содержат несколько «ядер». Каждое ядро ​​на самом деле является независимым процессором^(CPU) . В наши дни обычно имеют по крайней мере четыре таких ядра, но в последнее время для обычных компьютеров стало нормой иметь шесть или восемь ядер. Профессиональные компьютеры высокого класса могут иметь около 100 ядер  ЦП .^(CPU)

Наличие нескольких ядер означает, что ЦП^(CPU) может выполнять несколько наборов инструкций параллельно. Это означает, что наши компьютеры могут делать много вещей одновременно без проблем. Некоторые процессоры^(CPUs) имеют «многопоточные» ядра. Каждое из этих ядер может выполнять две отдельные задачи. В процессорах Intel^{(Intel CPUs)} это называется « гиперпоточность^{(hyperthreading)} ».

Таким образом, общая производительность ЦП^(CPU) сводится к комбинации:

• Это общее количество транзисторов и насколько продвинута конструкция его логических схем.
• Тактовая частота^{(clock frequency)}
• Количество ядер^{(number of cores)}
• Количество потоков

Конечно, это нечто большее, чем эти четыре основных пункта. Тем не менее, это четыре основных условия для обеспечения хорошей работы процессора^(CPU) .

Роль процессора в вашем ^(CPU)компьютере ^{(Your Computer)}_^(Role)

Последнее, что мы должны рассмотреть, — это то, какую работу выполняет ЦП^(CPU) на вашем компьютере. В конце концов, это не единственная интегральная микросхема в вашем компьютере. Например, графические процессоры^(GPUs) (графические процессоры) часто имеют даже большую плотность транзисторов, чем ЦП^(CPU) .

Им нужно собственное охлаждение и блок питания, а также память. Это как маленький дополнительный компьютер! То же самое можно сказать и о микросхемах, управляющих звуком, трафиком USB и жесткого диска. Так почему процессор^(CPU) особенный? Вот основные причины:

• Он может обрабатывать ЛЮБУЮ^(ANY) инструкцию, GPU выполняет только определенные виды обработки.
• Он связывает все остальные компоненты вместе, отправляя и извлекая данные, чтобы ваш компьютер работал.
• ЦП^(CPU) участвует во всей работе, которую компьютер должен выполнять в той или иной степени .

Короче говоря, ЦП^(CPU) является наиболее важным компонентом производительности общего назначения на вашем компьютере. Не принимайте^(Don) это как должное!

What Is a CPU & What Does It Do?

What is a CPU? The CPU or Central Processing Unit is the number-crunching brain of a computer. Everything a computer does, from playing video games to helping you write an essay, is broken down into a set of mathematical instructions. The CPU takes those instructions and executes them. 

The details of how it does this is, of course, much more complicated than that simple explanation. The most important thing you need to know is that the CPU is the main mathematical engine of a computer.

The (Extremely) Short History Of CPUs

The history of computing is long and complex. It also goes further back into history than digital technology, electronics or even electricity. An abacus is a sort of processor. So are mechanical calculators. The big difference is that these machines can only do one or a few mathematical tasks. They aren’t general purpose processors, which the modern CPU is an example of.

What makes a CPU a general purpose calculation device is the use of logic. In 1903 Nikola Tesla patented electrical circuits known as gates and switches. Using these circuits, you could build devices that perform logical operations, where you could have the machine act on certain conditions. 

In the mid- to late- 1940s William Shockley, John Bardeen and Walter Brattain invented and patented a device called a transistor, while working at Bell Laboratories. The transistor is the basic building block of a CPU. Transistors are relatively tiny computer components. The transistor is such an important invention that the three inventors were awarded a Nobel Prize for it.

In the late 1950s, Robert Noyce and Jack Kilby went one massive step further and created the first working integrated circuit. An integrated circuit is a set of electronic circuits integrated into a single piece of semiconductor material. In most cases, that material is silicon. This is what people mean when they say “microchip”. 

A CPU consists of one or more microchips. This is an important invention because billions of transistors can be packed into a single CPU. This creates incredibly powerful mathematical engines.

Using the inventions of logic gates, transistors and integrated circuits, the entire world has been changed. Microchips are in everything these days, not just your computer. And CPUs are the most advanced general-purpose microchips we can make.

How Do CPUs Work?

The entire principle of a CPU is based on binary code. Human beings tend to represent numbers using a system called base 10 or the decimal system. The place values of each digit in a number go up by a factor of ten. So “111” contains one hundred, ten and one.

Computers and their CPUs can’t understand base 10 at all. Transistors work on the principle of either being on or off. Which means the logic gates you build from them can also only work with these two states. This is why, fundamentally, CPUs run on binary code. This number system has different place values. Instead if 1, 10, 100, 1000 and so on, the place values are 1,2,4,8,16,32,64,128 and so on. 

So in binary “111” would be 7 in decimal numbers Since you add 1,2, and 4 together. If any of the numbers are a zero, you simply skip it and add the place value of the next 1. This way you can express any decimal value. Just note that binary numbers are often read from right to left, so the “1” place value would be at the far right.

Let’s put it in a table to make it crystal clear:

Binary Place Values	1	2	4	8	16	32	64	128	256
The decimal number 7 in binary	1	1	1	0	0	0	0	0	0

Can you see why it adds up to the number 7 in decimal? Let’s do the number 23:

Binary Place Values	1	2	4	8	16	32	64	128	256
The decimal number 7 in binary	1	1	1	0	1	0	0	0	0

So 111 is “7”, but “11101” is 23 because the fifth place value in binary is 16. Pretty cool, right? You can express any possible number that can be written in decimal this way. Which means computers built from transistors can work with any numbers as well.

How Are CPUs Made?

The production process of modern CPUs is also, as you’d expect, pretty complex. The basic process involves growing large cylinders of silicon crystal. Its semiconductor properties make it ideal for building a binary integrated circuit.

These large crystals are sliced into thin wafers. The wafers are then “doped” with another chemical to fine tune its properties. The nano-scale circuitry is then etched into the wafer surface using light using a process known as photolithography.

CPU Design and Performance

CPUs are not all made equal. The first proper ancestor of the modern CPU, the Intel 8086, had about 29 000 transistors in its integrated circuit. Today, a processor like the Intel i99900K has just over 1.7 billion transistors. The denser the logic circuits of a CPU, the more complex and higher the number of instructions it can perform per clock cycle. 

Hang on, “clock cycle”? Yes, that’s the other major component of CPU performance. A CPU runs at a particular frequency, with each pulse of the CPU clock a cycle of calculations are done. If you take the same CPU and double it’s clock speed then (in theory) it should perform twice as fast. 

That 1978 Intel 8086 ran at 5Mhz when it was launched. That’s five million clock cycles per second. The Intel i9-9900K? It starts at 3.6 Ghz.That 3600 Mhz, with the option to ramp things up to 5000 Mhz when possible.

To add yet another wrinkle to CPU performance, modern CPUs actually contain multiple “cores”. Each core is actually an independent CPU itself. It’s typical to have at least four such cores these days, but lately the norm has been for mainstream computers to have six or eight cores. High end professional computers may have in the region of a 100 CPU cores. 

Having multiple cores means that the CPU can perform multiple sets of instructions in parallel. Which means our computers can do many things at once without issue. Some CPUs have “multithreaded” cores. These cores can themselves handle two separate tasks each. In Intel CPUs this is branded as “hyperthreading”.

So the total performance of a CPU comes down to a combination of:

• It’s total transistor count and how advanced the design of its logic circuits are
• The clock frequency
• The number of cores
• The number of threads

There is, of course, more to it than these four main points. However, those are the four main considerations for making a CPU perform well.

The Role of the CPU in Your Computer

The last thing we have to cover is what job the CPU plays in your computer. It is, after all, not the only integrated circuit microchip in your computer. For example, GPUs (graphics processing units) are often even more transistor-dense than a CPU.

They need their own cooling and power supply, as well as memory. It’s like a small extra computer! The same can be said for the chips that control your sound, USB and hard drive traffic. So why is the CPU special? These are the main reasons:

• It can process ANY instruction, a GPU only does certain types of processing
• It ties all the other components together, pushing and pulling data to make your computer work
• The CPU is involved with all work the computer is asked to do to some extent

In short, the CPU is the most important general-purpose performance component in your computer. Don’t take it for granted!

Related posts

• Почему Ntoskrnl.Exe вызывает высокую загрузку процессора и как это исправить

• Почему Wsappx вызывает высокую загрузку ЦП и как это исправить

• Как исправить высокую загрузку ЦП audiodg.exe в Windows 11/10

• Почему Dwm.exe вызывает высокую загрузку ЦП и как это исправить

• SD-карта не читается? Вот как это исправить

• Скорость загрузки Chrome низкая? 13 способов исправить

• Советы по устранению неполадок, когда Bluetooth не работает на вашем компьютере или смартфоне

• Нужен ли вам сторонний брандмауэр на Mac и Windows?

• Как исправить ошибку Err_Cache_Miss в Google Chrome

• Стоит ли дефрагментировать SSD?

• Кнопка Print Screen не работает в Windows 10? Как это исправить

• Как исправить проблемы с задержкой Google Stadia

• Что делать, если вы заблокированы из своей учетной записи Google

• ИСПРАВЛЕНИЕ: Adblock не работает на Crunchyroll

• Порты USB 3.0 не работают? Вот как их исправить

• 21 CMD-команда, которую должны знать все пользователи Windows

• Графический драйвер показывает базовый видеоадаптер Microsoft? Как это исправить

• 9 исправлений, когда Microsoft Edge продолжает падать

• Исправьте «Установка готовит ваш компьютер к первому использованию» при каждой перезагрузке

• Что делать, если вы забыли свой пароль или адрес электронной почты Snapchat