Mikä on CPU? CPU tai keskusyksikkö^{(Central Processing Unit)} on tietokoneen numeromurskaava aivot. Kaikki, mitä tietokone tekee, videopelien pelaamisesta^{(video games)} esseen kirjoittamiseen, on jaettu joukoksi matemaattisia ohjeita. CPU ottaa nämä ohjeet ja suorittaa ne  .

Yksityiskohdat sen tekemisestä ovat tietysti paljon^{(much )} monimutkaisempia kuin tämä yksinkertainen selitys. Tärkein asia, joka sinun on tiedettävä, on, että CPU on tietokoneen tärkein matemaattinen moottori.

CPU:iden (erittäin) lyhyt historia^{(The (Extremely) Short History Of CPUs)}

Tietojenkäsittelyn historia on pitkä ja monimutkainen. Se ulottuu myös pidemmälle historiaan kuin digitaalitekniikka, elektroniikka tai jopa sähkö. Abacus on eräänlainen prosessori. Samoin mekaaniset laskimet. Suuri ero on, että nämä koneet voivat tehdä vain yhden tai muutaman matemaattisen tehtävän. Ne eivät ole yleiskäyttöisiä^{(general purpose)} prosessoreita, joista nykyaikainen CPU on esimerkki.

Mikä tekee CPU :sta yleiskäyttöisen laskentalaitteen, on logiikan käyttö. Vuonna 1903 Nikola Tesla patentoi sähköpiirit, jotka tunnetaan nimellä portit ja kytkimet. Näitä piirejä käyttämällä voit rakentaa laitteita, jotka suorittavat loogisia operaatioita, joissa voit saada koneen toimimaan tietyissä olosuhteissa. 

1940-luvun puolivälissä ja lopulla William Shockley , John Bardeen ja Walter Brattain keksivät ja patentoivat transistoriksi kutsutun laitteen työskennellessään Bell Laboratoriesissa^{(Laboratories)} . Transistori on CPU^(CPU) :n perusrakennuspalikka . Transistorit ovat suhteellisen pieniä tietokonekomponentteja. Transistori on niin tärkeä keksintö, että kolme keksijää saivat siitä Nobel-palkinnon^{(Nobel Prize)} .

1950-luvun lopulla Robert Noyce ja Jack Kilby menivät valtavan askeleen pidemmälle ja loivat ensimmäisen toimivan integroidun piirin^{(integrated circuit)} . Integroitu piiri on joukko elektronisia piirejä, jotka on integroitu yhdeksi osaksi puolijohdemateriaalia. Useimmissa tapauksissa tämä materiaali on pii. Tätä ihmiset tarkoittavat sanoessaan "mikrosiru". 

CPU koostuu yhdestä tai useammasta mikrosirusta . Tämä on tärkeä keksintö, koska miljardeja transistoreita voidaan pakata yhteen CPU :hun . Tämä luo uskomattoman tehokkaita matemaattisia moottoreita.

Logiikkaporttien, transistorien ja integroitujen piirien keksintöjä käyttämällä koko maailma on muuttunut. Mikrosirut ovat nykyään kaikessa, ei vain tietokoneessasi. Ja prosessorit^(CPUs) ovat edistyksellisimpiä yleiskäyttöisiä mikrosiruja, joita voimme tehdä.

Miten prosessorit toimivat?^{(How Do CPUs Work?)}

CPU :n koko periaate perustuu binäärikoodiin^{(binary code)} . Ihmisillä on taipumus edustaa numeroita käyttämällä järjestelmää, jota kutsutaan kantaluvuksi 10^{(base 10)} tai desimaalijärjestelmäksi. Luvun jokaisen numeron paikkaarvot kasvavat kertoimella kymmenen. Joten "111" sisältää sadan, kymmenen ja yhden.

Tietokoneet ja niiden prosessorit^(CPUs) eivät ymmärrä base 10:tä ollenkaan. Transistorit toimivat joko päällä tai pois päältä periaatteella. Mikä tarkoittaa, että niistä rakentamasi logiikkaportit voivat toimia vain näiden kahden tilan kanssa. Tästä syystä prosessorit^(CPUs) toimivat pohjimmiltaan binäärikoodilla^{(binary code)} . Tällä numerojärjestelmällä on erilaiset paikka-arvot. Sen sijaan jos 1, 10, 100, 1000 ja niin edelleen, paikkaarvot ovat 1,2,4,8,16,32,64,128 ja niin edelleen. 

Joten binäärimuodossa "111" olisi 7 desimaalilukuina, koska lasket yhteen 1, 2 ja 4. Jos jokin numeroista on nolla, ohitat sen ja lisäät seuraavan 1:n paikkaarvon. Tällä tavalla voit ilmaista minkä tahansa desimaaliarvon. Huomaa vain^(Just) , että binääriluvut luetaan usein oikealta vasemmalle, joten "1" paikkaarvo olisi äärioikealla.

Laitetaan se taulukkoon, jotta siitä tulee kristallinkirkas:

Binary Place Values	1	2	4	8	16	32	64	128	256
The decimal number 7 in binary	1	1	1	0	0	0	0	0	0

Näetkö, miksi se laskee yhteen desimaaliluvulla 7? Tehdään numero 23:

Binary Place Values	1	2	4	8	16	32	64	128	256
The decimal number 7 in binary	1	1	1	0	1	0	0	0	0

Joten 111 on "7", mutta "11101" on 23, koska binääriarvon viides paikka on 16. Aika^(Pretty) siistiä, eikö? Voit ilmaista minkä tahansa luvun, joka voidaan kirjoittaa desimaalilla tällä tavalla. Tämä tarkoittaa, että transistoreista rakennetut tietokoneet voivat toimia myös minkä tahansa numeron kanssa.

Miten prosessorit valmistetaan?

Nykyaikaisten prosessorien^(CPUs) tuotantoprosessi on myös, kuten voit odottaa, melko monimutkainen. Perusprosessiin kuuluu suurten piikidesylintereiden kasvattaminen. Sen puolijohdeominaisuudet tekevät siitä ihanteellisen integroidun binääripiirin rakentamiseen.

Nämä suuret kiteet leikataan ohuiksi kiekoiksi. Sitten kiekot "seostetaan" toisella kemikaalilla niiden ominaisuuksien hienosäätämiseksi. Nanokokoinen piiri syövytetään sitten kiekon pintaan valolla käyttämällä fotolitografiaa^{(photolithography)} .

CPU:n suunnittelu ja suorituskyky

Kaikkia suorittimia^(CPUs) ei ole tehty tasa-arvoisiksi. Nykyaikaisen prosessorin^(CPU) ensimmäisen varsinaisen esi-isän , Intel 8086 :n integroidussa piirissä oli noin 29 000 transistoria. Nykyään Intel^(Intel) i99900K :n kaltaisessa prosessorissa on hieman yli 1,7 miljardia^(billion) transistoria. Mitä tiheämmät CPU^(CPU) : n logiikkapiirit ovat , sitä monimutkaisempia ja enemmän käskyjä se voi suorittaa kellojaksoa kohden. 

Odota^(Hang) , "kellokierros"? Kyllä, se on toinen keskeinen osa suorittimen^(CPU) suorituskykyä. CPU toimii tietyllä taajuudella, jokaisella CPU : n kellon pulssilla suoritetaan laskutoimitusjakso. Jos otat saman suorittimen^(CPU) ja kaksinkertaistat sen kellonopeuden, sen pitäisi (teoriassa) toimia kaksi kertaa nopeammin. 

Vuoden 1978 Intel 8086 toimi 5 MHz:n taajuudella, kun se lanseerattiin. Se on viisi miljoonaa kellojaksoa sekunnissa. Intel i9-9900K ? Se alkaa^{(starts )} 3,6 Ghz:stä. Tuo 3600 ^{(Ghz.That 3600)} Mhz ja mahdollisuus nostaa asioita 5000 MHz :iin aina kun mahdollista.

Suorittimen^(CPU) suorituskyvyn lisäämiseksi nykyaikaiset suorittimet^(CPUs) sisältävät itse asiassa useita "ytimiä". Jokainen ydin on itse asiassa itsenäinen prosessori^(CPU) . Nykyään on tyypillistä, että tällaisia ​​ydintä on vähintään neljä, mutta viime aikoina tavallisissa tietokoneissa on ollut kuusi tai kahdeksan ydintä. Huippuluokan ammattitietokoneissa voi olla noin 100 CPU - ydintä. 

Useiden ytimien käyttö tarkoittaa, että CPU voi suorittaa useita käskysarjoja rinnakkain. Tämä tarkoittaa, että tietokoneemme voivat tehdä monia asioita kerralla ilman ongelmia. Joissakin suorittimissa^(CPUs) on "monisäikeiset" ytimet. Nämä ytimet voivat itse hoitaa kaksi erillistä tehtävää. Intel-suorittimissa^{(Intel CPUs)} tämä on " hyperthreading ".

Joten prosessorin^(CPU) kokonaissuorituskyky on yhdistelmä:

• Se kertoo transistorien kokonaismäärästä ja sen logiikkapiirien edistyneestä suunnittelusta
• Kellotaajuus^{(clock frequency)} _
• Ydinten lukumäärä^{(number of cores)}
• Lankojen määrä

Siinä on tietysti muutakin kuin nämä neljä pääkohtaa. Nämä ovat kuitenkin neljä pääasiallista seikkaa suorittimen^(CPU) hyvän suorituskyvyn saamiseksi.

Prosessorin rooli ^(Role)tietokoneessa^{(Your Computer)} _ _^(CPU) _

Viimeinen asia, joka meidän on katettava, on se, mitä työtä CPU suorittaa tietokoneessasi. Se ei loppujen lopuksi ole ainoa integroitu piiri mikrosiru tietokoneessasi. Esimerkiksi GPU^(GPUs) :t (grafiikkaprosessoriyksiköt) ovat usein jopa transistoritiheämpiä kuin CPU .

He tarvitsevat oman jäähdytyksen ja virtalähteen sekä muistin. Se on kuin pieni ylimääräinen tietokone! Samaa voidaan sanoa siruista, jotka ohjaavat ääntäsi, USB- ja kiintolevyliikennettäsi. Joten miksi CPU on erityinen? Nämä ovat tärkeimmät syyt:

• Se voi käsitellä mitä tahansa^(ANY) käskyä, GPU suorittaa vain tietyntyyppisiä käsittelyjä
• Se sitoo kaikki muut komponentit yhteen työntämällä ja vetämällä tietoja saadakseen tietokoneesi toimimaan
• CPU osallistuu jossain määrin kaikkeen työhön , jota tietokonetta pyydetään tekemään

Lyhyesti sanottuna suoritin^(CPU) on tietokoneesi tärkein yleiskäyttöinen suorituskykykomponentti. Älä^(Don) ota sitä itsestäänselvyytenä!

What Is a CPU & What Does It Do?

What is a CPU? The CPU or Central Processing Unit is the number-crunching brain of a computer. Everything a computer does, from playing video games to helping you write an essay, is broken down into a set of mathematical instructions. The CPU takes those instructions and executes them. 

The details of how it does this is, of course, much more complicated than that simple explanation. The most important thing you need to know is that the CPU is the main mathematical engine of a computer.

The (Extremely) Short History Of CPUs

The history of computing is long and complex. It also goes further back into history than digital technology, electronics or even electricity. An abacus is a sort of processor. So are mechanical calculators. The big difference is that these machines can only do one or a few mathematical tasks. They aren’t general purpose processors, which the modern CPU is an example of.

What makes a CPU a general purpose calculation device is the use of logic. In 1903 Nikola Tesla patented electrical circuits known as gates and switches. Using these circuits, you could build devices that perform logical operations, where you could have the machine act on certain conditions. 

In the mid- to late- 1940s William Shockley, John Bardeen and Walter Brattain invented and patented a device called a transistor, while working at Bell Laboratories. The transistor is the basic building block of a CPU. Transistors are relatively tiny computer components. The transistor is such an important invention that the three inventors were awarded a Nobel Prize for it.

In the late 1950s, Robert Noyce and Jack Kilby went one massive step further and created the first working integrated circuit. An integrated circuit is a set of electronic circuits integrated into a single piece of semiconductor material. In most cases, that material is silicon. This is what people mean when they say “microchip”. 

A CPU consists of one or more microchips. This is an important invention because billions of transistors can be packed into a single CPU. This creates incredibly powerful mathematical engines.

Using the inventions of logic gates, transistors and integrated circuits, the entire world has been changed. Microchips are in everything these days, not just your computer. And CPUs are the most advanced general-purpose microchips we can make.

How Do CPUs Work?

The entire principle of a CPU is based on binary code. Human beings tend to represent numbers using a system called base 10 or the decimal system. The place values of each digit in a number go up by a factor of ten. So “111” contains one hundred, ten and one.

Computers and their CPUs can’t understand base 10 at all. Transistors work on the principle of either being on or off. Which means the logic gates you build from them can also only work with these two states. This is why, fundamentally, CPUs run on binary code. This number system has different place values. Instead if 1, 10, 100, 1000 and so on, the place values are 1,2,4,8,16,32,64,128 and so on. 

So in binary “111” would be 7 in decimal numbers Since you add 1,2, and 4 together. If any of the numbers are a zero, you simply skip it and add the place value of the next 1. This way you can express any decimal value. Just note that binary numbers are often read from right to left, so the “1” place value would be at the far right.

Let’s put it in a table to make it crystal clear:

Binary Place Values	1	2	4	8	16	32	64	128	256
The decimal number 7 in binary	1	1	1	0	0	0	0	0	0

Can you see why it adds up to the number 7 in decimal? Let’s do the number 23:

Binary Place Values	1	2	4	8	16	32	64	128	256
The decimal number 7 in binary	1	1	1	0	1	0	0	0	0

So 111 is “7”, but “11101” is 23 because the fifth place value in binary is 16. Pretty cool, right? You can express any possible number that can be written in decimal this way. Which means computers built from transistors can work with any numbers as well.

How Are CPUs Made?

The production process of modern CPUs is also, as you’d expect, pretty complex. The basic process involves growing large cylinders of silicon crystal. Its semiconductor properties make it ideal for building a binary integrated circuit.

These large crystals are sliced into thin wafers. The wafers are then “doped” with another chemical to fine tune its properties. The nano-scale circuitry is then etched into the wafer surface using light using a process known as photolithography.

CPU Design and Performance

CPUs are not all made equal. The first proper ancestor of the modern CPU, the Intel 8086, had about 29 000 transistors in its integrated circuit. Today, a processor like the Intel i99900K has just over 1.7 billion transistors. The denser the logic circuits of a CPU, the more complex and higher the number of instructions it can perform per clock cycle. 

Hang on, “clock cycle”? Yes, that’s the other major component of CPU performance. A CPU runs at a particular frequency, with each pulse of the CPU clock a cycle of calculations are done. If you take the same CPU and double it’s clock speed then (in theory) it should perform twice as fast. 

That 1978 Intel 8086 ran at 5Mhz when it was launched. That’s five million clock cycles per second. The Intel i9-9900K? It starts at 3.6 Ghz.That 3600 Mhz, with the option to ramp things up to 5000 Mhz when possible.

To add yet another wrinkle to CPU performance, modern CPUs actually contain multiple “cores”. Each core is actually an independent CPU itself. It’s typical to have at least four such cores these days, but lately the norm has been for mainstream computers to have six or eight cores. High end professional computers may have in the region of a 100 CPU cores. 

Having multiple cores means that the CPU can perform multiple sets of instructions in parallel. Which means our computers can do many things at once without issue. Some CPUs have “multithreaded” cores. These cores can themselves handle two separate tasks each. In Intel CPUs this is branded as “hyperthreading”.

So the total performance of a CPU comes down to a combination of:

• It’s total transistor count and how advanced the design of its logic circuits are
• The clock frequency
• The number of cores
• The number of threads

There is, of course, more to it than these four main points. However, those are the four main considerations for making a CPU perform well.

The Role of the CPU in Your Computer

The last thing we have to cover is what job the CPU plays in your computer. It is, after all, not the only integrated circuit microchip in your computer. For example, GPUs (graphics processing units) are often even more transistor-dense than a CPU.

They need their own cooling and power supply, as well as memory. It’s like a small extra computer! The same can be said for the chips that control your sound, USB and hard drive traffic. So why is the CPU special? These are the main reasons:

• It can process ANY instruction, a GPU only does certain types of processing
• It ties all the other components together, pushing and pulling data to make your computer work
• The CPU is involved with all work the computer is asked to do to some extent

In short, the CPU is the most important general-purpose performance component in your computer. Don’t take it for granted!

Related posts

• Miksi Ntoskrnl.Exe aiheuttaa korkean suorittimen ja kuinka korjaan sen

• Miksi Wsappx aiheuttaa korkeaa suorittimen käyttöä ja kuinka korjata se

• Kuinka korjata audiodg.exe korkea suorittimen käyttö Windows 11/10:ssä

• Miksi Dwm.exe aiheuttaa paljon suorittimen käyttöä ja kuinka korjaan sen

• SD-korttia ei voi lukea? Näin voit korjata sen

• 21 CMD-komentoa kaikkien Windows-käyttäjien tulisi tietää

• Kuinka korjata "Palvelimen IP-osoitetta ei löytynyt" -virhe Google Chromessa

• Kuinka korjata ääni, joka ei toimi kannettavassa tietokoneessa

• 9 Korjaa, kun Microsoft Edge kaatuu jatkuvasti

• Kuinka korjata Windowsin näppäimistön näppäimet, jotka lakkaavat toimimasta

• Mitä tehdä, jos et pääse käyttämään Google-tiliäsi

• Näytönohjain, jossa näkyy Microsoft Basic -näyttösovitin? Kuinka korjata se

• Vianetsintävinkkejä, kun Bluetooth ei toimi tietokoneellasi tai älypuhelimella

• 10 vianmääritysideaa, kun Amazon Fire Stick ei toimi

• KORJAUS: Kannettava tietokone ei muodosta yhteyttä Wi-Fi-verkkoon

• Err_Cache_Miss-virheen korjaaminen Google Chromessa

• Mitä tehdä, kun USB-asema ei näy

• Lopullinen vianmääritysopas Windows 7/8/10 HomeGroup-yhteysongelmille

• RPC-palvelin ei ole käytettävissä -virheen korjaaminen Windowsissa

• Mikä on 503 Service Unavailable -virhe (ja kuinka korjata se)