Co to jest procesor? Procesor lub jednostka centralna^{(Central Processing Unit)} to mózg komputera przetwarzający liczby. Wszystko, co robi komputer, od grania w gry wideo^{(video games)} po pomoc w pisaniu eseju, jest podzielone na zestaw instrukcji matematycznych. Procesor pobiera^(CPU) te instrukcje i wykonuje je. 

Szczegóły tego, jak to się dzieje, są oczywiście znacznie^{(much )} bardziej skomplikowane niż to proste wyjaśnienie. Najważniejszą rzeczą, którą musisz wiedzieć, jest to, że procesor^(CPU) jest głównym silnikiem matematycznym komputera.

(Niezwykle) krótka historia procesorów^{(The (Extremely) Short History Of CPUs)}

Historia informatyki jest długa i złożona. Cofa się też dalej w historię niż technologia cyfrowa, elektronika czy nawet elektryczność. Liczydło to rodzaj procesora. Podobnie jak kalkulatory mechaniczne. Duża różnica polega na tym, że te maszyny mogą wykonać tylko jedno lub kilka zadań matematycznych. Nie są to procesory ogólnego przeznaczenia^{(general purpose)} , czego przykładem jest współczesny procesor^(CPU) .

To, co sprawia, że ​​procesor^(CPU) jest urządzeniem obliczeniowym ogólnego przeznaczenia, to użycie logiki. W 1903 roku Nikola Tesla opatentował obwody elektryczne znane jako bramki i przełączniki. Korzystając z tych obwodów, możesz zbudować urządzenia, które wykonują operacje logiczne, w których maszyna może działać w określonych warunkach. 

Od połowy do końca lat czterdziestych William Shockley , John Bardeen i Walter Brattain , pracując w Bell Laboratories , wynaleźli i opatentowali urządzenie zwane tranzystorem . Tranzystor jest podstawowym budulcem procesora^(CPU) . Tranzystory to stosunkowo małe elementy komputera. Tranzystor jest tak ważnym wynalazkiem, że trzej wynalazcy otrzymali za niego Nagrodę Nobla^{(Nobel Prize)} .

Pod koniec lat pięćdziesiątych Robert Noyce i Jack Kilby poszli o krok dalej i stworzyli pierwszy działający układ scalony^{(integrated circuit)} . Układ scalony to zestaw obwodów elektronicznych zintegrowanych w jednym kawałku materiału półprzewodnikowego. W większości przypadków tym materiałem jest krzem. To właśnie ludzie mają na myśli, mówiąc „mikrochip”. 

Procesor składa się z^(CPU) jednego lub więcej mikroukładów. Jest to ważny wynalazek, ponieważ w jednym procesorze^(CPU) można umieścić miliardy tranzystorów . Tworzy to niesamowicie potężne silniki matematyczne.

Dzięki wynalazkom bramek logicznych, tranzystorów i układów scalonych zmienił się cały świat. Mikrochipy są obecnie we wszystkim, nie tylko w komputerze. A procesory^(CPUs) to najbardziej zaawansowane mikrochipy ogólnego przeznaczenia, jakie możemy wyprodukować.

Jak działają procesory?^{(How Do CPUs Work?)}

Cała zasada działania procesora^(CPU) jest oparta na kodzie binarnym^{(binary code)} . Ludzie mają tendencję do przedstawiania liczb za pomocą systemu zwanego podstawą 10^{(base 10)} lub systemu dziesiętnego. Wartości miejsc każdej cyfry w liczbie rosną dziesięciokrotnie. Tak więc „111” zawiera sto dziesięć i jeden.

Komputery i ich procesory^(CPUs) w ogóle nie rozumieją podstawy 10. Tranzystory działają na zasadzie włączenia lub wyłączenia. Co oznacza, że ​​bramki logiczne, które z nich budujesz, mogą działać tylko z tymi dwoma stanami. Dlatego zasadniczo procesory^(CPUs) działają na kodzie binarnym^{(binary code)} . Ten system liczbowy ma różne wartości miejsc. Zamiast tego, jeśli 1, 10, 100, 1000 i tak dalej, wartości miejsca to 1,2,4,8,16,32,64,128 i tak dalej. 

Tak więc w systemie binarnym „111” to 7 w liczbach dziesiętnych, ponieważ dodajesz razem 1,2 i 4. Jeśli którakolwiek z liczb jest zerem, po prostu ją pomiń i dodaj wartość miejsca następnej 1. W ten sposób możesz wyrazić dowolną wartość dziesiętną. Pamiętaj tylko^(Just) , że liczby binarne są często odczytywane od prawej do lewej, więc wartość miejsca „1” będzie znajdować się po prawej stronie.

Połóżmy to na stole, aby było krystalicznie czyste:

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

Czy widzisz, dlaczego sumuje się do liczby 7 w postaci dziesiętnej? Zróbmy numer 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

Tak więc 111 to „7”, a „11101” to 23, ponieważ wartość piątego miejsca w systemie binarnym to 16. Całkiem^(Pretty) fajnie, prawda? W ten sposób możesz wyrazić dowolną możliwą liczbę, którą można zapisać w postaci dziesiętnej. Co oznacza, że ​​komputery zbudowane z tranzystorów mogą pracować również z dowolnymi liczbami.

Jak powstają procesory?

Proces produkcji nowoczesnych procesorów^(CPUs) jest również, jak można się spodziewać, dość skomplikowany. Podstawowy proces polega na hodowaniu dużych cylindrów kryształu krzemu. Jego właściwości półprzewodnikowe sprawiają, że idealnie nadaje się do budowy binarnego układu scalonego.

Te duże kryształy są krojone w cienkie wafle. Wafle są następnie „domieszkowane” inną substancją chemiczną w celu dostrojenia ich właściwości. Obwód w skali nano jest następnie wytrawiany na powierzchni płytki za pomocą światła w procesie znanym jako fotolitografia^{(photolithography)} .

Projekt i wydajność procesora

Nie wszystkie procesory^(CPUs) są sobie równe. Pierwszy właściwy przodek współczesnego procesora^(CPU) , Intel 8086 , miał w swoim układzie scalonym około 29 000 tranzystorów. Dziś procesor taki jak Intel i99900K ma nieco ponad 1,7 miliarda^(billion) tranzystorów. Im gęstsze obwody logiczne procesora^(CPU) , tym bardziej złożona i wyższa liczba instrukcji, które może wykonać w jednym cyklu zegara. 

Poczekaj^(Hang) , „cykl zegara”? Tak, to kolejny główny składnik wydajności procesora^(CPU) . Procesor działa z^(CPU) określoną częstotliwością, z każdym impulsem zegara procesora^(CPU) wykonywany jest cykl obliczeń. Jeśli weźmiesz ten sam procesor^(CPU) i podwoisz jego szybkość zegara, to (teoretycznie) powinien działać dwa razy szybciej. 

Że 1978 Intel 8086 działał z częstotliwością 5 MHz, kiedy został uruchomiony. To pięć milionów cykli zegarowych na sekundę. Intel i9-9900K ? Zaczyna się od^{(starts )} 3,6 Ghz. To 3600 ^{(Ghz.That 3600)} Mhz , z opcją podbicia do 5000 Mhz , jeśli to możliwe.

Aby dodać kolejną zmarszczkę do wydajności procesora^(CPU) , nowoczesne procesory^(CPUs) faktycznie zawierają wiele „rdzeni”. Każdy rdzeń jest właściwie niezależnym procesorem^(CPU) . W dzisiejszych czasach typowe jest posiadanie co najmniej czterech takich rdzeni, ale ostatnio normą jest, że komputery głównego nurtu mają sześć lub osiem rdzeni. Profesjonalne komputery wysokiej klasy mogą mieć około 100 rdzeni  procesora .^(CPU)

Posiadanie wielu rdzeni oznacza, że ​​procesor^(CPU) może wykonywać równolegle wiele zestawów instrukcji. Co oznacza, że ​​nasze komputery mogą robić wiele rzeczy naraz bez żadnych problemów. Niektóre procesory^(CPUs) mają rdzenie „wielowątkowe”. Te rdzenie mogą same obsługiwać dwa oddzielne zadania. W procesorach Intel^{(Intel CPUs)} jest to oznaczone jako „ hyperthreading ”.

Tak więc całkowita wydajność procesora^(CPU) sprowadza się do kombinacji:

• Całkowita liczba tranzystorów i stopień zaawansowania konstrukcji obwodów logicznych
• Częstotliwość zegara^{(clock frequency)}
• Liczba rdzeni^{(number of cores)}
• Liczba wątków

Oczywiście chodzi o coś więcej niż te cztery główne punkty. Są to jednak cztery główne czynniki, które decydują o dobrej wydajności procesora^(CPU) .

Rola procesora w Twoim ^{(Your Computer)}komputerze ^(CPU)_^(Role)

Ostatnią rzeczą, którą musimy omówić, jest to, jaką pracę procesor^(CPU) wykonuje w twoim komputerze. W końcu nie jest to jedyny układ scalony w twoim komputerze. Na przykład procesory graficzne^(GPUs) (jednostki przetwarzania grafiki) często mają nawet większą gęstość tranzystorów niż procesory^(CPU) .

Potrzebują własnego chłodzenia i zasilania, a także pamięci. To jak mały dodatkowy komputer! To samo można powiedzieć o chipach kontrolujących dźwięk, ruch USB i dysk twardy. Dlaczego więc procesor^(CPU) jest wyjątkowy? Oto główne powody:

• Może przetwarzać KAŻDĄ^(ANY) instrukcję, GPU wykonuje tylko niektóre rodzaje przetwarzania
• Wiąże wszystkie inne komponenty razem, popychając i ściągając dane, aby Twój komputer działał
• Procesor jest w pewnym stopniu zaangażowany we wszystkie prace, o które proszony jest komputer^(CPU)

Krótko mówiąc, procesor^(CPU) jest najważniejszym elementem wydajności ogólnego przeznaczenia w komputerze. Nie bierz^(Don) tego za pewnik!

What Is a CPU & What Does It Do?

What iѕ 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

• Dlaczego Ntoskrnl.Exe powoduje wysoki procesor i jak go naprawić?

• Dlaczego Wsappx powoduje wysokie zużycie procesora i jak to naprawić?

• Jak naprawić wysokie użycie procesora audiodg.exe w systemie Windows 11/10?

• Dlaczego Dwm.exe powoduje wysokie zużycie procesora i jak to naprawić?

• Nie można odczytać karty SD? Oto jak to naprawić

• Czy potrzebujesz zapory innej firmy na komputerach Mac i Windows?

• Wskazówki dotyczące rozwiązywania problemów, gdy Bluetooth nie działa na komputerze lub smartfonie

• Jak naprawić błąd „Ochrona zasobów systemu Windows nie może wykonać żądanej operacji”?

• Jak naprawić brak ładowania tabletu Amazon Fire?

• Jak rozwiązać problemy z opóźnieniami w Google Stadia

• Kompletny przewodnik rozwiązywania problemów z połączeniem grupy domowej w systemie Windows 7/8/10

• 9 poprawek, gdy Microsoft Edge ciągle się zawiesza

• NAPRAW: Verizon Message+ ciągle się zatrzymuje lub nie działa

• Napraw „Instalator przygotowuje komputer do pierwszego użycia” przy każdym ponownym uruchomieniu

• 6 poprawek, gdy aplikacja Spotify nie odpowiada lub nie chce się otworzyć

• Co zrobić, jeśli nie masz dostępu do swojego konta Google

• Co to jest błąd niedostępności usługi 503 (i jak go naprawić)

• 9 poprawek, gdy czat Xbox Party nie działa

• Co zrobić, gdy dysk USB się nie wyświetla

• NAPRAW: Dysk niesystemowy lub błąd dysku w systemie Windows