Wat is een processorkern? [MakeUseOf Explains]

Elke computer heeft een processor, of het nu een kleine efficiëntie-processor is of een krachtige krachtpatser, anders zou deze niet kunnen werken. Natuurlijk is de processor, ook wel de CPU of Central Processing Unit genoemd, een belangrijk onderdeel van een functionerend systeem, maar het is niet de enige.

De processoren van tegenwoordig zijn bijna allemaal dual-core, wat betekent dat de gehele processor zelf twee afzonderlijke kernen bevat waarmee het informatie kan verwerken. Maar wat zijn processorcores en wat doen ze precies?

Wat zijn kernen?

Een processorkern is een verwerkingseenheid die instructies voor het uitvoeren van specifieke acties inleest. Instructies zijn aan elkaar geketend, zodat ze, wanneer ze in realtime worden uitgevoerd, uw computerervaring vormen. Letterlijk alles wat u op uw computer doet, moet door uw processor worden verwerkt. Wanneer u een map opent, heeft dat uw processor nodig. Wanneer u in een Word-document typt, heeft dat ook uw processor nodig. Zaken als het tekenen van de bureaubladomgeving, de vensters en grafische afbeeldingen zijn de taak van uw grafische kaart - die honderden processors bevat om snel tegelijkertijd aan gegevens te werken - maar tot op zekere hoogte hebben ze nog steeds uw processor nodig.

Hoe ze werken

De ontwerpen van processors zijn buitengewoon complex en variëren sterk tussen bedrijven en zelfs modellen. Hun architecturen - momenteel “Ivy Bridge” voor Intel en “Heimachine” voor AMD - worden voortdurend verbeterd om zoveel mogelijk prestaties in te voeren in zo min mogelijk ruimte en energieverbruik. Maar ondanks alle architecturale verschillen, doorlopen processoren vier hoofdstappen telkens wanneer ze instructies verwerken: fetch, decode, execute en writeback.

halen

De ophaalstap is wat u ervan verwacht. Hier haalt de processorkern instructies op die erop wachten, meestal vanuit een soort geheugen. Dit kan RAM zijn, maar in moderne processorkernen wachten de instructies meestal al op de kern in de processorcache. De processor heeft een gebied dat de programmateller wordt genoemd en die in wezen fungeert als een bladwijzer, waardoor de processor weet waar de laatste instructie is beëindigd en de volgende begint.

Decoderen

Zodra het de onmiddellijke instructie heeft opgehaald, gaat het verder met het decoderen. Instructies omvatten vaak meerdere gebieden van de processorkern - zoals rekenkunde - en de processorkern moet dit uitzoeken. Elk onderdeel heeft iets dat een opcode wordt genoemd en dat de kern van de processor vertelt wat er moet gebeuren met de informatie die erop volgt. Zodra de processorkern dit heeft bedacht, kunnen de verschillende delen van de kern zelf aan de slag.

uitvoeren

De stap van het uitvoeren is waar de processor weet wat hij moet doen, en daadwerkelijk doorgaat en het doet. Wat hier precies gebeurt, varieert sterk, afhankelijk van de gebieden in de processorkern die worden gebruikt en welke informatie er wordt ingevoerd. De processor kan bijvoorbeeld rekenkundige bewerkingen uitvoeren binnen de ALU of rekenkundige logica-eenheid. Dit apparaat kan verbinding maken met verschillende ingangen en uitgangen om nummers te croppen en het gewenste resultaat te krijgen. De circuits in de ALU doen alle magie, en het is vrij ingewikkeld om uit te leggen, dus ik laat dat voor je eigen onderzoek als je geïnteresseerd bent.

Terugschrijven

De laatste stap, genaamd terugschrijven, plaatst eenvoudig het resultaat van wat is bewerkt terug in het geheugen. Waar de uitvoer precies naartoe gaat, is afhankelijk van de behoeften van de actieve toepassing, maar deze blijft vaak in processorregisters voor snelle toegang, zoals de volgende instructies vaak gebruiken. Van daaruit wordt er voor gezorgd totdat delen van die uitvoer opnieuw moeten worden verwerkt, wat kan betekenen dat het in de RAM wordt ingevoerd.

Het is maar één cyclus

Dit hele proces wordt een instructiecyclus genoemd. Deze instructiecycli gebeuren belachelijk snel, vooral nu we krachtige processors hebben met hoge frequenties. Bovendien doet onze gehele CPU met zijn meerdere kernen dit op elke kern, zodat gegevens ongeveer net zo vaak sneller kunnen worden gekraakt als uw CPU kernen heeft dan wanneer deze vastzitten met slechts één kern van vergelijkbare prestaties. CPU's hebben ook geoptimaliseerde instructiesets ingebed in de schakelingen die bekende instructies kunnen versnellen. Een populair voorbeeld is SSE.

Conclusie

Vergeet niet dat dit een zeer eenvoudige beschrijving is van wat processors doen - in werkelijkheid zijn ze veel complexer en doen ze veel meer dan we ons realiseren. De huidige trend is dat processorfabrikanten proberen hun chips zo efficiënt mogelijk te maken, en dat is onder meer het krimpen van de transistors. Ivy Bridge Wat u moet weten over Intel's Ivy Bridge [MakeUseOf Explains] Wat u moet weten over de Ivy Bridge van Intel [MakeUseOf Explains] Intel heeft zojuist zijn nieuwe bijgewerkte processor met de codenaam Ivy Bridge voor zowel desktops als laptops uitgebracht. Je zult deze nieuwe producten zien als de 3000-serie en je kunt er op zijn minst een paar kopen ... De transistors van Lees meer zijn slechts 22 nm, en er is nog een beetje te doen voordat onderzoekers een fysieke limiet tegenkomen. Stel je voor dat al deze verwerking plaatsvindt in zo'n kleine ruimte. We zullen zien hoe processors verbeteren zodra we zover zijn.

Waar denk je dat processors de volgende zullen zijn? Wanneer verwacht u quantumprocessors te zien, vooral in persoonlijke markten? Laat het ons weten in de comments!

Beeldcores: Olivander, Bernat Gallemí, Dominik Bartsch, Ioan Sameli, nationale nucleaire veiligheidsadministratie

Ontdek meer over: CPU.