Найти в Дзене
IT Science

Как работает процессор? Полгода вузовской программы в 5 минутах.

Чтобы понять то, как работает Ваш компьютер, конечно, потребуется очень много времени, но мы постараемся уложиться в короткие сроки для того, чтобы понять сам принцип действия на минимальном уровне знаний о всех процессах. Для начала надо знать, что весь Ваш компьютер работает, благодаря индивидуальным процессам, которые, находятся на разных уровнях абстракции. Все процессы можно заключить в пирамиду, котоаря состоит из уровней.

Первый уровень - программа, с которой Вы работаете.
Второй уровень, это то, благодаря чему работает программа - операционная система.
Третий и четвертый уровень идут под операционной системой - Архитектура и Микроархитектура, которая, в свою очередь базируется на
Шестом уровне - логике, а сама логика построена некоторых простых логических элементах, в своб очередь, состоящих из более простых аналоговых логических элементов( Седьмой уровень). Дальше нам осталось два уровня нижней части пирамиды - примитивные устройства и физические принципы, на которых работают эти самые устройства.

-2

Мы рассмотрим интересную вещь, которая находится на предпоследнем уровне - транзисторы. Раньше, до того, как компьютеры были более-менее похожи на то, что сейчас, вместо транзисторов использовались лампы, которые были огромные. Именно это было причиной того, что компьютеры были размерами с нынешнюю комнату. Сейчас же, когда появились транзисторы, они стали вмещаться на процессоре в количестве, которое переваливает за миллиард. Транзисторы работают на процессоре. Это устройства, которые на выходе могут выдавать либо ток, либо его отсутствие.

Думаю, догадаться не так и сложно, что, транзистор может создавать два состояния: либо ток есть, и это 1; либо тока нет, это 0. Так мы перешли к двоичной системе счисления. Из уроков информатики, что любое число системы счисления можно представить в виде двоичной системы счисления, с помощью тех же нулей и единиц.

-3

Теперь поднимаемся на уровень выше, так как пришли к выводу, что с помощью транзисторов можно задавать логические выражения, используя простые комбинации в виде OR, AND, BUF.

Далее, исходя из простых логических выражений, мы с их помощью строим более сложные вещи, комбинируя опять же то, что получили на уровне ниже. С помощью арифметико-логического устройства, мы можем складывать разные числа в двоичной системе счисления. Если абстрагироваться обратно на нашу пирамиду, то мы дошли до уровня логики(шестой уровень). Далее следует микроархитектура.

-4

Это то, что создавалось, по прежним принципам, то есть, исходя из логики, у нас получилась некая микроархитектура, железяка, которая понимает несколько команд, логику, как их использовать, какие стоит пропустить, а какие обработать точнее. Процесс обработки "инструкций"( команд) проходит очень долгий путь, но за очень маленькое время, в которое выполняет миллиарды операций в секунду, а может и меньше.

Всё это и есть процессор.