Procesor

Procesor (ang. processor), także CPU (ang. Central Processing Unit, GPU (ang. Graphics Processing Unit) – urządzenie cyfrowe sekwencyjne, które pobiera dane z pamięci, interpretuje je i wykonuje jako rozkazy. Wykonuje on ciąg prostych operacji (rozkazów) wybranych ze zbioru operacji podstawowych określonych zazwyczaj przez producenta procesora jako lista rozkazów procesora.

Procesory wykonywane są zwykle jako układy scalone zamknięte w hermetycznej obudowie, często posiadającej złocone wyprowadzenia (stosowane ze względu na odporność na utlenianie). Ich sercem jest monokryształ krzemu, na który naniesiono techniką fotolitografii szereg warstw półprzewodnikowych, tworzących, w zależności od zastosowania, sieć od kilku tysięcy do kilku miliardów tranzystorów. Połączenia wykonane są z metalu (aluminium, miedź). 

  

Jedną z podstawowych cech procesora jest długość (liczba bitów) słowa, na którym wykonywane są podstawowe operacje obliczeniowe. Jeśli słowo ma 64 bity, mówimy, że procesor jest 64-bitowy. 

Innym ważnym parametrem określającym procesor jest szybkość, z jaką wykonuje on rozkazy. Przy danej architekturze procesora, szybkość ta w znacznym stopniu zależy od czasu trwania pojedynczego taktu.  

 

Budowa

W funkcjonalnej strukturze procesora można wyróżnić takie elementy, jak:

  • zespół rejestrów do przechowywania danych i wyników, rejestry mogą być ogólnego przeznaczenia lub mają specjalne przeznaczenie,   
  • jednostkę arytmetyczną (arytmometr) do wykonywania operacji obliczeniowych na danych,
  • układ sterujący przebiegiem wykonywania programu,
  • inne układy, w które producent wyposaża procesor w celu usprawnienia jego pracy.

Rozkazy procesora

Do typowych rozkazów wykonywanych przez procesor należą:

  • kopiowanie danych
    • z pamięci do rejestru
    • z rejestru do pamięci
    • z pamięci do pamięci (niektóre procesory)
    • (podział ze względu na sposób adresowania danych)
  • działania arytmetyczne
    • dodawanie
    • odejmowanie
    • porównywanie dwóch liczb
    • dodawanie i odejmowanie jedności
    • zmiana znaku liczby
  • działania na bitach
    • iloczyn logiczny – AND
    • suma logiczna – OR
    • suma modulo 2 (różnica symetryczna) – XOR
    • negacja – NOT
    • przesunięcie bitów w lewo lub prawo
  • skoki
    • bezwarunkowe
    • warunkowe

 Instrukcje procesora identyfikowane są na podstawie binarnego kodu maszynowego, jednak dany kod nie musi oznaczać wykonywania tych samych operacji przez procesor do tego samego (lub innego) zadania.

W tym celu, w procesorach niedostępnych masowo można spotkać możliwość programowania rozkazów CPU, czyli mikroprogramowania. Rozwiązanie takie daje pełniejszą kontrolę nad procesorem oraz możliwość np. zwiększenia wydajności procesora w pewnych zastosowaniach itp., w znacznie większym stopniu niż w przypadku np. dostępnych powszechnie procesorów, w których kody maszynowe są na stałe przypisane do listy wykonywanych mikroinstrukcji.

 

Produkcja

Sercem każdej fabryki jest “cleanroom” czyli pokój bezpyłowy. Cleanroom jest rodzajem wydzielonego i odizolowanego od reszty fabryki pomieszczenia.W pomieszczeniach bezpyłowych są ściśle kontrolowane parametry panującego w nim środowiska, a w szczególności ograniczone do minimum występowanie zanieczyszczeń typu pył, kurz, bakterie, czy opary chemiczne, które mogą wpływać na proces produkcji.  

Daniel T. kl 2d