Дербес компьютердің орталық процессоры

Процессор, немесе ЦПУ, — машина нұсқаулықтарын орындаушы, компьютердің апараттық қамтамасыз етуінің бөлігі; бағдарламалар беретін тапсырмалық операциялардың орындалуына жауап береді, компьютер процестері мен қондырғыларын басқарады. Кейде оны микропроцессор деп атайды. Процессор жоғары технологиялық күрделі қондырғы, атап айтқанда, құрамына регистрлер құралатын өте көп транзисторлар кіретін, әртүрлі технологиямен арнайы өңделген, өсірілген таза кремний монокристалы. Регистрлер — бұл бірнеше разрядтан тұратын саны екінің бірнеше дәрежесінен тұратын немесе өте жылдам жедел жады (регистрларға қол жеткізу кэш жадыға жеткізуден көп есе жылдам), көлемі үлкен емес (бірнеше жүз байт), процессордың құрамына кіретін, нұсқауларды орындаудың аралық қорытындысын уақытша сақтауға арналған ұяшықтар. Процессордың регистрлары екі типке бөлінеді: жалпы белгіленген және арнайы регистрлер. Жалпы белгіленген регистрлер бірнеше орындаушы блоктардың құрамына кіреді: арифметикалық – логикалық қондырылым және қалқымалы үтірлі операция модулі. Оның барлығы жылу бөлгіштің металл қақпағы астында тығылады. Қазіргі уақытта процессорлардың неғұрлым энергияға әсерлі болуы үшін жаңа технологиялық өңдеулер іске асырылуда. Мұны кернеуленген кремнийді, металл бекіткіштер және бекіткіш астындағы гафний оксиді негізіндегі қабатты пайдалану жолымен жасауға болады. Процессордың дамуы кремний тілімінің жалпы ауданы азаюында транзисторлар санының көбеюі жолымен келеді. Қосылып тұрған жағдайда тоқтың неғұрлым жоғарғы шамасын, өшіп тұрғанда неғұрлым нөлге жақындатуды қамтамасыз етуге мүмкіндік беретін қосымша бекіткіштер пайдаланылатын 3D-транзисторлары шықты.

Осының қорытындысында энергия пайдалану азайып, транзисторларды ауыстырып қосу жылдамдайды. Болашақтағы процессорлар графенге негізделеді — қарама-қарсылықты үлкен жылдамдықпен ауыстыруға қабілетті қалыңПроцессордың құрылымы мен жұмыс істеу принципі. Қазіргі кездегі процессор құрамына: бір немесе бірнеше ядро; кэш-жады (бірінші, екінші, үшінші деңгейдегі), процессордың жедел жады қондырғысымен ОЗУ-ЖЖҚ), ЖЖҚ контроллері жылдамдату өзара қарым-қатынасы, жүйелік шина контроллері (DMI, QPI, HT және т.б.) кіреді. Ядро — қарапайымдандырылған процессор онда бірнеше әр типті: арифметикалық-логикалық қондырылым (ALU), қалқушы нүктесі бар операцияларды орындау бойынша (FPU) қондырылым және нұсқаулықтардың өзін жинақтаған нұсқаулықтарды орындау блоктары орналасқан. Нұсқаулықтарға MMX (Multimedia Extensions) ағымды аудио және бейне деректерді кодтау және қайта кодтауды жеделдету үшін Intel компаниясы дайындаған нұсқаулықтар жиынтығы қолданылады; SSE (Streaming SIMD Extensions) — есептеу процесін параллельдеу мен көптеген деректердегі операцияларды дәйектілікпен орындау үшін Intel компаниясы дайындаған нұсқаулықтар жиынтығын қолданады; пәрмендер жиынтығы тұрақты жетілдіріліп отырады және қазіргі уақытта келесі тексерулер бар: SSE, SSE2, SSE3, SSSE3, SSE4; ATA (Application Targeted Accelerator) — осындай бағдарламалармен жұмыс істегенде энергия пайдалануды төмендету және мамандандырылған бағдарламалық қамтамасыз ету жұмысын жеделдету үшін Intel компаниясы дайындаған нұсқаулықтар жиынтығы қолданылады. Бұл нұсқаулықтарды, мысалы, бақылау сомасын есептегенде немесе деректер іздегенде пайдалануға болады; 3DNow — MMX нгұсқаулықтар жиынтығы мүмкіндіктерін кеңейту үшін Advanced Micro Devices Inc. (AMD) компаниясы дайындаған нұсқаулықтар жиынтығы; AES (Advanced Encryption Standard) — аттас алгоритм бойынша деректерді шифрлауды пайдаланушы қосымшалар жұмысын жеделдетуге арналған Intel компаниясы дайындаған нұсқаулықтар жиынтығыдығы бір атом көміртек кристалл.