מעבד המידע והמחזור fetching-execute
הוצג| English | משמעות |
|---|---|
| CPU/ˌsiː piː ˈjuː/ | מעבד מרכזי |
| instructions/ɪnˈstrʌkʃnz/ | הוראות |
| ALU/ˌeɪ el ˈjuː/ | יחידת אריתמטיקה ולוגיקה |
| control unit/kənˈtrəʊl ˈjuːnɪt/ | יחידת בקרה |
| registers/ˈredʒɪstəz/ | רישומים |
| buses/ˈbʌsɪz/ | זרועות נתונים |
| cache/kæʃ/ | מטמון |
| embedded system/emˈbedɪd ˈsɪstəm/ | מערכת משולבת |
| clock speed/klɒk spiːd/ | מהירות שעון |
יחידת עיבוד מרכזית
- ה-CPU מעבדת נתונים ומבצעת הוראות, בחזרה על מחזור מיליוני פעמים בשנייה.
- בתוכה נמצאים ALU, יחידת בקרה וריגיסטרים, הקשורים דרך סדרות נתונים (buses).
- היא מפעילה כל תוכנית באמצעות מחזור טעינה-ביצוע.
חלקי היחידה המרכזית
- ALU — מבצעת חישובים והשוואות לוגיות.
- יחידת בקרה (CU) — שולחת אותות בקרה כדי לשלוט בכל החלקים.
- ריגיסטרים — אחסונים זעירים ומהירים מאוד המחזיקים ערך אחד כל אחד.
- שלושה סדרות נתונים מקשרות אותם לזיכרון: כתובת (חד כיוונית), נתונים (דו-כיוונית), בקרה.
CPU מודרני הוא שבב יחיד המכיל את יחידת הבקרה, את ה-ALU ואת הריגיסטרים
היחידה האריתמטית והלוגית במעבד המידע:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
יחידת האלגוריתם והאריتمטיקה (ALU) עושה את החישובים והלוגיקה; יחידת הבקרה מנהלת את החלקים.
ריגיסטרים ומחזור הטעינה-ביצוע
- רגיסטרים מיוחדים: PC (כתובת ההוראה הבאה), MAR (כתובת לגישה), MDR (נתונים/הוראה שנשאו), CIR (ההוראה הנערכת כרגע), ACC (תוצאת יחידת האלוגריתמית והאריטמטית).
- המחזור חוזר בשלושה שלבים: שאיבה (העתקת ההוראה לתוך מעבד, ולאחר מכן PC + 1) → פירוש (יחידת הביקורת מחשבת מה המשמעות) → ביצוע (ביצוע הפעולה).
מחזור השאיבה-פירוש-ביצוע שמעבד החוזר עליו עבור כל הוראה
מחזור ציוד-ביצוע
הקישור סביב הלולאה שמעבד המידע חוזר עליו מיליארדי פעמים בשנייה: לקבל את הפקודה, לפענח את המשמעות שלה, לבצע אותה, ולאחר מכן לעשות הכל שוב.
התאם כל חלק מעבד המרכזי (CPU) למשימה שהוא מבצע.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
ה-ALU מחשב, יחידת הבקרה מנחה, ה-PC עוקב אחר ההוראה הבאה, והקאש שומר נתונים חמים קרוב.
סדר את שלבי המחזור בסדר הנכון.
Difficulty 3/5 · 200 coins + a small bonus on first completion today
להשליף את ההוראה, לפענח את משמעותה, ולאחר מכן לבצע אותה — תהליך זה חוזר על עצמו ברצף.
Cache, ביצועים, מערכות מובנות
- Cache הוא כמות קטנה של זיכרון מהיר מאוד בסמוך למעבד, המאחסנת נתונים המשתמשים בהם לעיתים קרובות — כך שמעבד מחכה פחות.
- הביצועים תלויים במספר ליבות, גודל ה-Cache ומהירות השעון (מחזור לשנייה).
- מערכת מובנת היא מחשב קטן שנועד בתוך מכשיר למשימה אחת קבועה (מכונת כביסה, מיקרוגל).
Cache וזיכרון ראשי (RAM) יושבים בסמוך למעבד כדי להעביר לו נתונים במהירות
איזה שינוי ישפר את ביצועי העבד המרכזי?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
ליבות רבות יותר, מטמון גדול ומהירות שעון גבוהה משפרים כולם את הביצועים.
המטמון הוא זיכרון קטן ומהיר מאוד בסמוך למעבד המרכזי (CPU) המשמר נתונים בשימוש תדיר, כך שהמעבד מחכה פחות מאשר היה עושה בקריאה מזיכרון ראשי.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
מטמון גדול יותר, ליבות רבות ומהירות שעון גבוהה מרים כולם את הביצועים — המטמון עוזר על ידי הפחתת ההמתנה לנתונים.
הבנתך מושלמת
- CPU = ALU (מתמטיקה/לוגיקה) + CU (אותות בקרה) + ריגיסטרים, הקשורים באמצעות Bus כתובת/נתונים/בקרה
- רגיסטרים עיקריים: PC (ההוראה הבאה), MAR/MDR (זיכרון), CIR (הנוכחית), ACC (התוצאה)
- המחזור: שאיבה → פירוש → ביצוע
- ביצועים: ליבות, גודל Cache, מהירות שעון; Cache = זיכרון מהיר סמוך למעבד