Jak działa procesor

Każdego dnia budzisz się i podejmujesz decyzję, wstać już czy może jeszcze poleżeć? Szykując się na nowy dzień pełen wrażeń przygotowujesz śniadanie. Kanapka z szynką i pomidorem... a może płatki owsiane? Dzisiaj wypiję herbatę zamiast kawy. Za oknem wspaniała pogoda więc postanawiasz że przejdziesz się do sklepu zamiast jechać komunikacją miejską. Codziennie podejmujesz mnóstwo decyzji nie zastanawiając się nad tym w jaki sposób to robisz. Co więcej każdą Twoją decyzję można przedstawić w sposób zero-jedynkowy.

• Kanapka z szynką → Tak/Nie
  • Płatki owsiane → Tak/Nie
• Kawa → Tak/Nie
  • Herbata → Tak/Nie
• Spacer do sklepu → Tak/Nie

Mózg człowieka jest niesamowitym organem, gęsto upakowana siatka neuronów pozwalająca na niewyobrażalnie szybkie przetwarzanie informacji i wydawanie decyzji, posiadający pamięć krótkotrwałą oraz długotrwałą. Hmm brzmi znajomo prawda?

Tylko jak zaimplementować tak skomplikowaną metodologię w znanym nam świecie? Z pomocą przychodzi elektronika i możliwość zmierzenia w konkretnym układzie poziomu napięcia elektrycznego. Nie zagłębiając się w szczegółach najprostszym sposobem określenia czy wynik jest pozytywny czy negatywny jest określenie czy na wyjściu jest prąd czy też go nie ma.

W dużym uproszczeniu można powiedzieć, że procesor z ogromną prędkością mierzy czy jest prąd czy go nie ma na wybranych wejściach i wydaje odpowiednie poziomy napięcia na wyjściach. Jak określimy procesor jako czarną skrzynkę będzie on prezentował się następując

 

 

Procesor jest jednostką centralną komputera, odpowiada za pobieranie i zapisywanie pamięci, komunikację, przetwarzanie danych i wiele innych.

 

Budowa procesora

W skład procesora wchodzi jednostka obliczeniowa, zespół rejestrów, układ sterujący wykonywaniem programu oraz różne inne moduły dołączone w zależności od rodzaju jednostki oraz producenta

Podstawowymi elementami procesora są tranzystory. Są to półprzewodnikowe elementy elektroniczne pozwalające na przepływ prądu lub "blokadę" przepływu. Każdy tranzystor posiada trzy odnogi, jeżeli prąd pojawi się w jednej z nich, pozwala on na przepływ prądu pomiędzy dwiema pozostałymi.

 

 

Procesor składa się z ogromnej liczby tranzystorów. Pozwala to na budowanie różnych mechanizmów, bramek i układów logicznych.

Współczesne procesory posiadają w sobie jednostki graficzne a nawet pamięć RAM. Pozwala to na ogromne przyśpieszenie jego działania kosztem braku możliwości rozszerzenia modułów (niemożliwe dołożenie kolejnej kości pamięci RAM).

 

Działanie procesora

Przede wszystkim procesor służy do wykonywania programów które zapisane są w pamięci. Procesor ma dostęp do dwóch rodzajów pamięci:

• Pamięć ROM
• Pamięć RAM

W pamięci ROM znajdują się instrukcję oraz programy zapisane podczas tworzenia procesora. Nie można nic w niej zmienić, procesor może jedynie odczytać wybrany program i go wykonać.

Pamięć RAM jest miejscem do przechowywania danych pozwalającą na szybki odczyt i zapis. Tworząc program niezależnie od języka zawsze używamy instrukcji procesora. W wysokopozioowych językach nie przejmujemy się tym jak nasza jednostka wykonuje konkretne zadania, inaczej jest w językach niskopoziomywch w których jesteśmy zmuszeni do przestrzegania zasad jakie narzuca nam konkretny procesor.

Wykonywanie programu rozpoczyna się od jego załadowania z dysku twardego w odpowiednie miejsce w pamięci RAM. Do procesora przekazywany jest adres instrukcji rozpoczynającej program, który to przejmuje kontrole nad działaniem komputera, aż do zakończenia programu.

Procesor ma dostęp także do rejestrów pozwalających na sprawną jego pracę, tymczasowe przechowywanie danych oraz wykonywanie skomplikowanych operacji.