CPU Nedir ve Ne İşe Yarar?


CPU nedir? CPU veya Merkezi İşlem Birimibir bilgisayarın sayıları zorlayan beynidir. Bir bilgisayarın video oyunları oynamasından kompozisyon yazmanıza yardımcı olana kadar yaptığı her şey bir dizi matematik talimatı olarak ayrılır. CPU bu talimatları alır ve yürütür.

Bunun nasıl yapıldığına dair ayrıntılar, elbette, bu basit açıklamadan çok daha karmaşıktır. Bilmeniz gereken en önemli şey, CPU'nun bir bilgisayarın ana matematik motoru olmasıdır.

(Son Derece) CPU'ların Kısa Geçmişi

Hesaplamanın tarihi uzun ve karmaşıktır. Aynı zamanda dijital teknoloji, elektronik ve hatta elektrikten daha ileri bir tarihe gider. Bir abaküs bir çeşit işlemcidir. Mekanik hesap makineleri de öyle. Büyük fark, bu makinelerin sadece bir veya birkaç matematik görevi yapabilmesidir. Modern CPU'nun bir örneği olduğu genel amaçlıişlemciler değildir.

Bir CPU'yu genel amaçlı bir hesaplama cihazı yapan şey mantık kullanımıdır. 1903 yılında Nikola Tesla, kapılar ve anahtarlar olarak bilinen elektrik devrelerini patentledi. Bu devreleri kullanarak, makinenin belirli koşullar üzerinde hareket etmesini sağlayabileceğiniz mantıksal işlemleri gerçekleştiren cihazlar oluşturabilirsiniz.

1940'ların ortalarından sonuna kadar William Shockley, John Bardeen ve Walter Brattain, Bell Laboratuarlarında çalışırken transistör adı verilen bir cihaz icat etti ve patentini aldı. Transistör, bir CPU'nun temel yapı taşıdır. Transistörler nispeten küçük bilgisayar bileşenleridir. Transistör o kadar önemli bir icattır ki, üç mucit kendisine bir Nobel Ödülü vermiştir.

1950'lerin sonunda, Robert Noyce ve Jack Kilby büyük bir adım daha ileri giderek ilk çalışan entegre devreyioluşturdular. Entegre devre, tek bir yarı iletken malzemeye entegre edilmiş bir elektronik devre setidir. Çoğu durumda, bu malzeme silikondur. “Mikroçip” dedikleri zaman insanlar bunu kastediyorlar.

In_content_1 tümü: [300x250] / dfp: [640x360]->

CPU bir veya daha fazla mikroçipten oluşur. Bu önemli bir buluştur, çünkü milyarlarca transistör tek bir CPU'ya paketlenebilir. Bu inanılmaz derecede güçlü matematik motorları yaratıyor.

Mantık kapıları, transistörler ve entegre devrelerin icatlarını kullanarak tüm dünya değişti. Mikroçipler bu günlerde sadece sizin değil her şeydedir. Ve CPU'lar yapabileceğimiz en gelişmiş genel amaçlı mikroçiplerdir.

CPU'lar Nasıl Çalışır?

Bir CPU'nun tüm prensibi ikili kodadayanmaktadır. İnsanlar sayıları temel 10veya ondalık sistem kullanarak temsil etme eğilimindedir. Bir sayıdaki her basamağın yer değerleri on kat artar. Dolayısıyla “111” yüz, on ve bir içerir.

Bilgisayarlar ve CPU'ları temel 10'u anlayamıyor. Transistörler açık veya kapalı olma prensibi ile çalışır. Bu, onlardan inşa ettiğiniz mantık kapılarının sadece bu iki durumla çalışabileceği anlamına gelir. Bu yüzden temelde CPU'lar ikili kodüzerinde çalışır. Bu sayı sistemi farklı yer değerlerine sahiptir. Bunun yerine 1, 10, 100, 1000 vb. Olursa yer değerleri 1,2,4,8,16,32,64,128 vb. Olur.

İkili “111” ondalık sayılarda 7 olur ve 1,2 ve 4'ü birlikte eklediğinizden beri. Sayılardan herhangi biri sıfırsa, onu atlayıp sonraki 1'in yer değerini eklersiniz. Bu şekilde, herhangi bir ondalık değeri ifade edebilirsiniz. İkili sayıların genellikle sağdan sola okunduğuna dikkat edin, bu nedenle “1” yer değeri en sağda olacaktır.

Kristal netleştirmek için bir tabloya koyalım:

Neden ondalık sayıya 7 rakamını eklediğini görebiliyor musunuz? 23 sayısını yapalım:

Yani 111 “7”, ancak “11101” 23 çünkü ikili sayıdaki beşinci sıra değeri 16'dır. Ondalık olarak yazılabilecek herhangi bir sayıyı bu şekilde ifade edebilirsiniz. Bu, transistörlerden oluşturulan bilgisayarların da herhangi bir sayı ile çalışabileceği anlamına gelir.

CPU'lar Nasıl Yapılır?

Modern CPU'ların üretim süreci de beklediğiniz gibi oldukça karmaşık . Temel işlem, büyük silikon kristal silindirlerinin büyümesini içerir. Yarı iletken özellikleri onu ikili entegre devre oluşturmak için ideal kılar.

Bu büyük kristaller ince gofretlere dilimlenir. Gofretler daha sonra özelliklerine ince ayar yapmak için başka bir kimyasalla "katılır". Nano ölçekli devre, daha sonra fotolitografi olarak bilinen bir işlem kullanılarak ışık kullanılarak gofret yüzeyine kazınmaktadır .

CPU Tasarımı ve Performansı

CPU'lar hepsi değildir eşit hale getirildi. Modern CPU'nun ilk uygun atası olan Intel 8086, entegre devresinde yaklaşık 29.000 transistöre sahipti. Bugün, Intel i99900K gibi bir işlemcinin 1,7 milyardan fazla transistörü var. Bir CPU'nun mantık devreleri ne kadar yoğun olursa, saat döngüsü başına gerçekleştirebileceği komut sayısı o kadar karmaşık ve daha fazladır.

Bekle, “saat çevrimi”? Evet, CPU performansının diğer önemli bileşenidir. Bir CPU belirli bir frekansta çalışır, CPU saatinin her bir darbesi ile bir hesaplama döngüsü yapılır. Aynı CPU'yu alıp saat hızını ikiye katlarsanız (teoride), iki kat daha hızlı çalışmalıdır.

1978 Intel 8086, piyasaya sürüldüğünde 5Mhz'de koştu. Saniyede beş milyon saat döngüsü. Intel i9-9900K? 3.6 Ghz'de başlıyor. 3600 Mhz'de mümkün olduğunda 5000 Mhz'e kadar olan şeyleri rampalama seçeneği ile.

CPU performansına yeni bir kırışıklık daha eklemek için, modern CPU'lar aslında birden fazla “çekirdek” içerir. Her çekirdek aslında bağımsız bir CPU'dur. Bugünlerde bu tür en az dört çekirdeğe sahip olmak tipiktir, ancak son zamanlarda ana bilgisayarların altı veya sekiz çekirdeğe sahip olması norm haline gelmiştir. Üst düzey profesyonel bilgisayarlarda 100 CPU çekirdeği bulunabilir.

Birden fazla çekirdeğe sahip olmak, CPU'nun birden fazla talimat setini paralel olarak gerçekleştirebileceği anlamına gelir. Bu, bilgisayarlarımızın sorunsuz bir şekilde birçok şeyi yapabileceği anlamına gelir. Bazı CPU'larda “çok iş parçacıklı” çekirdekler bulunur. Bu çekirdeklerin her biri iki ayrı görevi yerine getirebilir. Intel CPU'larda bu “hyperthreading ” olarak markalıdır.

Yani bir CPU'nun toplam performansı şunların bir kombinasyonuna gelir:

  • toplam transistör sayısı ve mantık devrelerinin tasarımının ne kadar gelişmiş olduğu
  • saat frekansı
  • Çekirdek sayısı
  • İş parçacığı sayısı
  • Elbette, bu dört ana noktadan daha fazlası var. Ancak, bunlar bir CPU'nun iyi performans göstermesi için dört ana husustur.

    Bilgisayarınızdaki CPU'nun Rolü

    Ele almamız gereken son şey CPU'nun bilgisayarınızda oynadığı iş. Ne de olsa, bilgisayarınızdaki tek entegre devre mikroçip değil. Örneğin, GPU'lar (grafik işleme birimleri) genellikle bir CPU'dan daha fazla transistör yoğundur.

    Kendi soğutma ve güç kaynaklarının yanı sıra hafızaya da ihtiyaçları var. Küçük bir bilgisayar gibi! Aynı şey ses, USB ve sabit sürücü trafiğinizi kontrol eden yongalar için de söylenebilir. CPU neden özel? Bunlar ana nedenlerdir:

    • HERHANGİ bir talimatı işleyebilir, bir GPU sadece belirli işlem türlerini yapar
    • Diğer tüm bileşenleri birbirine bağlar, bilgisayarınızın çalışmasını sağlayın
    • CPU, bilgisayarın bir dereceye kadar yapması istenen tüm işlerle ilgilenir
    • Kısacası, CPU en önemli genel amaçlıdır performans bileşeni. Kabul etmeyin!

      Related posts:


      5.05.2020