Procesor

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare

Unitatea de procesare sau procesorul [1] [2] din informatică și electronică este un tip de dispozitiv hardware al unui computer care se caracterizează prin faptul că este dedicat executării instrucțiunilor , pornind de la un set de instrucțiuni .

Descriere

Oferă execuția fizică a procesării datelor unui program de obicei sub supravegherea sistemului de operare prin ciclul de preluare-executare . Celelalte componente ale computerului sunt auxiliare unității de procesare sau constituie „ interfața de intrare sau interfața de ieșire ( periferică ). Unitatea de procesare, interfața de intrare și interfața de ieșire sunt de fapt cele trei componente logice prezente întotdeauna în computer . Procesorul este un element de bază al arhitecturii computerului.

Un computer poate avea, de asemenea, mai multe procesoare care funcționează împreună. În acest caz vorbim de „computer multiprocesor ” și se mai numește procesarea datelor, cu un termen mai specific, „multiprocesare” sau „ multiprocesare ”. [3] Procesorul, ca sistem electronic digital , funcționează de obicei la o anumită frecvență de ceas care reprezintă unul dintre parametrii săi de performanță în ceea ce privește capacitatea de procesare.

Tipul procesorului

Procesoare distinse prin funcționalitate

Pe baza funcțiilor pe care le îndeplinesc, se pot distinge în prezent următoarele trei tipuri principale de procesoare:

Unități centrale de procesare

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: CPU .

Unitatea centrală de procesare (mai cunoscută prin acronimul împrumutat din limba engleză „CPU”) este procesorul digital de uz general care supraveghează toate funcțiile computerului digital bazate pe arhitectura von Neumann sau pe arhitectura Harvard .

Unitatea centrală de procesare apare atunci când, pentru prima dată în istorie, sunt combinate în cadrul aceluiași dulap (mai bine cunoscut sub numele de Case), două procesoare care anterior au fost întotdeauna conținute în mai multe dulapuri: controlul unitățilorALU și”. [4] În special, prima unitate centrală de procesare comercializată din istorie este IBM 709 Central Processing Unit , o unitate centrală de procesare disponibilă cu IBM 709 Data Processing System (un computer IBM comercializat din 1958 ) și care ocupă un dulap de mărimea unui dulap pentru haine. În prezent, însă, implementarea tipică a unității centrale de procesare este microprocesorul . Unitatea centrală de procesare este așadar conținută în câțiva centimetri pătrați.

Un computer multiprocesor poate avea, de asemenea, mai multe unități centrale de procesare care cooperează între ele.

Coprocesor

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Coprocesor .

Coprocesorul este un procesor auxiliar pentru un alt procesor. Funcția coprocesorului este de a ușura volumul de lucru al procesorului la care este auxiliar. În mod normal, volumul de lucru legat de o anumită procesare. De multe ori coprocesorul este deci un procesor optimizat specializat în executarea unor elaborări particulare pentru a fi mai eficient în sarcinile care i-au fost încredințate. Comuni sunt coprocesoarele unității centrale de procesare. Tipurile particulare de coprocesoare sunt următoarele:

Coprocesor matematic
Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Coprocesor matematic .

Coprocesorul matematic este un coprocesor optimizat specializat în calcule matematice particulare. Primii coprocesori matematici din istorie au fost componente separate de unitatea centrală de procesare. Astăzi, în mod normal, coprocesorul matematic și unitatea centrală de procesare sunt integrate în același microprocesor . În prezent, cel mai răspândit tip de coprocesor matematic este unitatea de calcul în virgulă mobilă (mai cunoscută prin acronimul împrumutat din limba engleză „FPU”), un coprocesor matematic specializat în calcule în virgulă mobilă . Toate unitățile centrale de procesare moderne sunt flancate de o unitate de calcul în virgulă mobilă și ambele sunt implementate în același circuit integrat .

Unitate de procesare grafică
Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Unitatea de procesare grafică .

Unitatea de procesare grafică (mai cunoscută prin acronimul împrumutat din limba engleză „GPU”) este un coprocesor optimizat specializat în redarea imaginilor grafice. Există o tendință de câțiva ani de a implementa unitatea de procesare grafică și unitatea centrală de procesare în același circuit integrat .

Controler periferic
Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Controler (informatică) .

Controlerul periferic sau procesorul de intrare / ieșire este un coprocesor utilizat pentru gestionarea unuia sau mai multor periferice . Controlerul periferic există încă de la prima generație de computere electronice, deoarece perifericul este de obicei mult mai lent decât unitatea centrală de procesare. Prin urmare, prezența controlerului periferic împiedică unitatea centrală de procesare să sufere încetiniri grele: scutită de gestionarea perifericelor, unitatea centrală de procesare este liberă să-și folosească toată capacitatea de calcul în sarcini în care este necesară această capacitate.

Procesor de semnal digital

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Procesor de semnal digital .

Procesorul de semnal digital (mai cunoscut prin acronimul împrumutat din limba engleză „DSP”) este un procesor specializat în procesarea semnalului digital . Procesorul de semnal digital poate fi folosit ca procesor principal, în special calculatoare cu destinație specială dedicate exclusiv procesării digitale a semnalului (cum ar fi computerele integrate în playere audio CD ), sau poate fi utilizat ca coprocesor în ambele computere de uz general (cum ar fi cele personale computere ) și scopuri speciale (cum ar fi consolele moderne de jocuri video ). În al doilea caz, tipic este utilizarea ca coprocesor al procesorului .

Procesoare care se disting prin formatul de date

Pe baza formatului de date pe care operează, se pot distinge următoarele trei tipuri de procesoare:

Procesor scalar

Procesorul scalar este un procesor echipat cu instrucțiuni care așteaptă doar date scalare ca operanzi (numere întregi, numere reale, variabile booleene etc.). Prin urmare, în procesorul scalar, fiecare instrucțiune funcționează pe o singură dată la un moment dat.

Procesor vectorial

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Procesor Vector .

Procesorul vectorial este un procesor echipat cu instrucțiuni care prevăd datele vectoriale ca operanzi (adică date complexe constând din mai multe date elementare de același tip). Prin urmare, procesorul vector este mult mai rapid decât un procesor scalar atunci când vine vorba de aplicarea aceleiași prelucrări la mai multe date de același tip, deoarece această procesare este efectuată în paralel prin executarea unei singure instrucțiuni. Un procesor scalar, pe de altă parte, trebuie să execute în mod necesar mai multe instrucțiuni pentru a efectua același tip de procesare.

Procesor suprascalar

Procesorul superscalar este o cale intermediară între procesorul scalar și procesorul vector, deoarece oferă mai multe unități de execuție scalare independente pentru a executa în paralel sau aceeași instrucțiune pe date diferite sau instrucțiuni independente pe date diferite. Arhitectura acestui tip de procesor este adesea destul de complexă deoarece implică diverse conducte de execuție și pentru a optimiza performanța este necesar să se rezolve conflictele care decurg din independența lor (de exemplu, două instrucțiuni nu pot fi executate în paralel dacă rezultatul celei de-a doua este condiționat de rezultatul primului).

Alte tipuri

Alte tipuri de procesoare sunt după cum urmează:

Microprocesor

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Microprocesor .

Un tip de procesor extrem de popular astăzi este microprocesorul . Un microprocesor este un procesor cuprins în întregime într-un circuit integrat . [5] Primul microprocesor comercializat din istorie a fost unitatea centrală de procesare Intel 4004 , comercializată din 1971 .

Procesor multicore

Pentru a crește performanța, în 2005 a existat o tendință către realizarea circuitelor integrate care conțin mai multe [6] unități centrale de procesare care sunt toate identice. Un circuit integrat care conține mai multe unități centrale de procesare identice se numește „ procesor multicore ”. Mai târziu a existat și tendința de a crea circuite integrate care să conțină mai multe unități de procesare grafică care sunt toate identice. Aceste circuite integrate sunt, de asemenea, procesoare multicore, dar, mai specific și mai frecvent, sunt numite „GPU-uri multicore”.

Procesorul multicore este în prezent cea mai populară implementare a unității centrale de procesare.

Notă

  1. ^ „Procesorul” este un împrumut din limba engleză , în special este o adaptare a „procesorului”. În limba engleză „procesor” provine de la verbul „a procesa” care înseamnă „a executa un proces”.
  2. ^ Între cele două sinonime „unitate de procesare” și „procesor”, cel mai frecvent în limbajul comun este, datorită conciziei sale mai mari, „procesor”. Chiar și în domeniul academic, cei doi termeni au o demnitate egală și „procesorul” este adesea preferat datorită conciziei sale mai mari.
  3. ^ „Multiprocesarea” este un împrumut englezesc .
  4. ^ Întrucât, din anii 1960, ALU și unitatea de control nu mai sunt conținute în dulapuri diferite, tendința actuală este de a le considera nu două procesoare separate, ci două componente ale aceluiași procesor (unitatea centrală de procesare). În special, termenul „computer multiprocesor” nu este utilizat în mod normal pentru computerele care nu au alte procesoare decât unitatea centrală de procesare.
  5. ^ Un circuit integrat poate conține, de asemenea, mai multe procesoare.
  6. ^ În mod normal, puterile de 2: 2, 4, 8 etc.

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

  • Procesor , în Treccani.it - ​​Enciclopedii online , Institutul Enciclopediei Italiene.
Controlul autorității GND ( DE ) 4176076-1