ცენტრალური პროცესორი CPU (მიკროპროცესორი)

ცენტრალური პროცესორი (central processing unit, CPU) - პერსონალური კომპიუტერის "ტვინი", მისი დანიშნულებაა არითმეტიკულ-ლოგიკური გამოთვლების ჩატარება. პროცესორს ხშირად მოიხსენიებენ მიკროპროცესორადაც. ცენტრალური პროცესორის ძირითადი მახასიათებლებია: ტაქტიკური სიხშირე, წარმადობა, თანრიგიანობა, ენერგომომხმარებლობა, არქიტექტურა (ინტეგრაციის ხარისხი). პროცესორს გააჩნია საკუთარი მეხსიერება, რომელიც რეგისტრებზეა აგებული. რეგისტრები სხვადასხვა ზომის სწრაფქმედი უჯრედებია სადაც დროებით ინახება მონაცემები, რომელიც საჭიროა პროცესორის გამოთვლითი ოპერაციების ჩასატარებლად. პროცესორის სამუშაო არეს წარმოადგენს ოპერატიული მეხსიერება. კეშ მეხსიერების მოცულობა ერთ-ერთი ძირითადი მახასიათებელია, უნდა აღინიშნოს, რომ კეშ მეხსიერება 20% -ით ზრდის კომპიუტერის წარმადობის ხარისხს.

პროცესორული გამოთვლების ჩატარება

პროცესორი გამოთვლებს ატარებს მხოლოდ ორობითი თვლის სისტემაში (0,1) სადაც თითოეული ციფრი შეესაბამება ელექტრული დენის ძაბვის დაბალ და შედარებით მაღალ სიხშირეს, ძაბვის ცვლილება კი ხორციელდება გენერატორის საშუალებით, კერძოდ პროცესორი გენერატორიდან იღებს ელექტრონულ იმპულსებს, ამ გენერატორს ტაქტიკური გენერატორი ეწოდება, ხოლო ტაქტიკური სიხშირე ერთ წამში განხორციელებული მილიონობით ტაქტით იზომება. მაგალითად ერთი მეგაჰერცი ტოლია ერთ წამში განხორციელებული მილიონი ტაქტისა. პროცესორები ერთმანეთისაგან განსხვავდებიან როგორც მახასიათებლებით ასევე არქიტექტურით. მწარმოებელთა შორის ყველაზე დიდი პოპულარობით სარგებლობს კომპანია ინთელის პროცესორები. აღსანიშნავია ტექნოლოგია Hyper-threading (HTT). ეს ტექნოლოგია გამოიყენება ერთბირთვიან პროცესორებში, მისი საშუალებით პროცესორის ერთი ფიზიკური ბირთვი ოპერაციული სისტემისათვის აღიქმება, როგორც ორი სხვადასხვა პროცესორი, რაც ხელს უწყობს პროცესორის წარმადობას მისი ძლიერი დატვირთვის დროს. Hyper-threading შემუშავებული იქნა კომპანია ინთელის მიერ. Core 2 Duo, Core 2 Quad პროცესორებისათვის Hyper-threading -ის მხარდაჭერა ამდრომდე არ განხორციელებულა. ამ ტექნოლგოგიის მუშაობის პრინციპი ზოგადად ესეთია: ერთბირთვიან პროცესორებში, სადაც ინფორმაცია მუშავდება ერთ ნაკადად Hyper-threading ტექნოლგია შეუძლია მოახდინოს ინფორმაციის ორ ნაკადად გაყოფა, ანუ ორი ლოგიკური პროცესორი აღიქვას ოპერაციულმა სისტემამ, რაც თავისთავად ზრდის პროცესორის სისწრაფეს, განსაკუთრებით მაღალი დატვირთვის დროს.

პროცესორის თანრიგიანობა

თანრიგიანობის მიხედვით დღეს იყენებენ 32 თანრიგიან (x86), 64 თანრიგიან (x64) პროცესორებს. მომავალში აქტიურად გამოიყენებენ 128 თანრიგიან პროცესორებს. 32 თანრიგიანი პროცესორი ამისამართებს 2 -ის 32 ხარისხში მოცულობის ინფორმაციას, ხოლო 64 ბიტიანი 2 -ის 64 ხარისხში მოცულობის ინფორმაციას, შესაბამისად თუკი ოპერატიული სისტემა 4 გეგაბაიტიანია ან მეტი, 32 ბიტიანი ოპერაციული სისტემის დაყენების შემთხვევაში სისტემა აღიქვავს მხოლოდ 2-3 გეგაბაიტ მოცულობას. 4 გეგაბაიტი და მეტი ოპერატიული მეხსიერების არსებობის შემთხვევებში აუცილებლად უნდა დაყენდეს 64 ბიტიანის შესაბამისი x64 ოპერაციული სისტემის ვერსია, რომელიც ამისამართებს *თითქმის შეუზღუდავ* მოცულობის ინფორმაციას. თანრიგების გათვალისწინებით განსხვავებულია პროგრამების მუშაობის პრინციპიც, კერძოდ 64 ბიტიან სისტემაზე დაწერილი პროგრამები არ მუშაობენ 32 ბიტიან ოპერაციულ სისტემაზე.

პროცესორების წარმოების პროგრესულობა

აღსანიშნავის პროცესორების მწარმოებელი კიდევ ერთი კომპანიის AMD -ს წინგადადგმული ნაბიჯი მრავალბირთვიან პროცესორების წარმოებაში. კერძოდ კომპანია AMD -მ პირველმა შეიმუშავა ოთხბირთვიანი პროცესორი ერთი კრისტალით. მიუხედავად ესეთი პროგრესულობისა პროცესორმა AMD Phenom X4 არცთუ სწრაფი წარმატება ჰპოვა გარკვეული პრობლემატიკის გამო. მოგვიანებით Phenom II X4 -ის წარმოებისას კომპანიამ გამოასწორა თავის შეცდომები, ამჯერად პროცესორის კეშ-მეხსიერება გაცილებით უფრო გაიზარდა, საბოლოოდ დასკვნის სახით კი უნდა ითქვას, რომ Phenom II X4 -ს სწრაფქმედობა გაცილებით აღემატება მსგავსი მონაცემების მქონე ინთელის პროცესორს და მნიშვნელოვნად ჩამორჩება Intel Core i7 პროცესორს.

პროცესორის რეგისტრული კეშ-მეხსიერება

კეშირება პროცესორის წარმადობის ძირითადი საშუალებაა, კეშირება გულისხმობს დამატებითი სწრაფქმედი მეხსიერების გამოყენებას, რომელიც ინახავს კოპირებულ ინფორმაციას ძირითადი ოპერატიული მეხსიერებიდან. კეშ-მეხსიერება (საიდუმლო მეხსიერება) როგორც უკვე დასაწყისში ავღნიშნეთ 20% -ით ზრდის კომპიუტერის სწრაფქმედობას. გამოყოფენ კეშ მეხსიერების 4 დონეს. პირველი დონის კეშ მეხსიერებას L1 გააჩნია სწრაფი შეღწევადობის უნარი, თუმცაღა მისი მოცულობა გაცილებით მცირეა, ვიდრე მესამე დონის L3 კეშ მეხსიერება, რომლის მოცულობა გაცილებით დიდია მაგრამ სისწრაფე შედარებით ნაკლები, თუმცა ის მაინც უფრო სწრაფია ვიდრე ოპერატიული მეხსიერება.

პროცესორის სამუშაო ტემპერატურა

აღსანიშნავია ტემპერატურის ზემოქმედება პროცესორის და კომპიუტერის სხვა ნაწილებთან მიმართებაში. პროცესორის გაცხელების ხარისხი მოქმედებს მის წარმადობაზე. პროცესორი ცხელდება მისი დატვირთვის შესაბამისად. პროცესორს შეუძლია მუშაობა 54 ცელსიუსიდან 100 გრადუს ცელსიუსამდე გაცხელების დროსაც კი. ტემპერატურის გადაჭარბების დროს მოსალოდნელია პროგრამული უზრუნველყოფის გაუმართავ რეჟიმში მუშაობა და სხვადასხვა სახის შეცდომების წარმოშობა მუშაობის პროცესში, რაც პროცესორის არასწორად ჩატარებული გამოთვლების შედეგია.