Централна процесорска јединица — разлика између измена
Садржај обрисан Садржај додат
. |
м Разне исправке; козметичке измене |
||
Ред 9:
[[Датотека:AMD X2 3600.jpg|десно|250п|мини|Изглед двојезграрног АМД процесора]]
'''Централна процесорска јединица''' (''ЦПУ'') је сет [[elektronsko kolo|електронских кола]] унутар [[рачунар]]а на којима се извршавају [[Скуп инструкција|инструкције]] [[Рачунарски програм|рачунарског програма]] путем извођења основних [[аритметика|аритметичких]], логичких, контролних и [[Ulazno/izlazne jedinice|улазно/излазних]] (-{I/O}-) операција спецификованих инструкцијама. Рачунарска индустрија је користила термин „централна процесорска јединица” још од раних 1960-тих.<ref name="weik1961">{{cite journal |
Процесор (у [[рачунарство|рачунарству]]) је извршна јединица — прима и извршава инструкције прочитане из одговарајуће меморије. Када се каже само „процесор“ најчешће се мисли на ''централни процесор'' ({{јез-енг|central processing unit — CPU}}, централна процесорска јединица), али постоје и процесори специјалних намена као што су [[процесори сигнала]], разни [[графички процесори]], итд. Сам по себи процесор не чини [[рачунар]], али је један од најважнијих делова сваког рачунара.
Ред 16:
Већина модерних процесора су [[микропроцесор]]и, што значи да су садржани на јединичном [[интегрално коло|интегралном колу]] (ИЦ) или чипу. Један чип који садржи ЦПУ може исто тако да садржи меморију, [[Периферно устројство|периферне]] интерфејсе, и друге компоненте рачунара; такви интегрисани уређаји се различито називају [[микроконтролер]]има или [[System on a chip|системима на чипу]] (СоЦ). Неки рачунари примењују [[вишејезгарни процесор]], који је једноставан чип састављен од два или више процесора званих „језгра”; у том контексту, може се говорити о таквим појединачним чиповима као [[CPU socket|„утичницама”]].<ref name="intel-pcm">{{cite web
}}</ref> Редни процесори или [[векторски процесор]]и имају вишеструке процесоре који паралелно делују, при чему се ни један не сматра централним. Постоји и концепт [[Central processing unit#Virtual CPUs|виртуалних процесора]] коју су вид примене динамички агрегираних рачунарских ресурса.<ref>{{Cite book
|title= VMware vSphere Performance: Designing CPU, Memory, Storage, and Networking for Performance-Intensive Workloads
|last=
|publisher= Wiley |year=
|isbn= 978-1-118-00819-5|location= |pages= 68|via=
}}</ref>
Линија 34 ⟶ 33:
[[Датотека:Edvac.jpg|thumb|250px|-{[[EDVAC]]}-, један од првих рачунара који су могли да сачувају програм]]
Рани рачунари као што је -{[[ENIAC]]}- су морали да се физички измене да би обављали различите задатке, те су стога те машине називане „рачунарима са фиксним програмом”.<ref>{{cite book|last1=Regan|first1=Gerard|title=A Brief History of Computing|
Идеја рачунара са сачуваним програмом је већ била присутна у [[J. Presper Eckert|Џон Преспер Екеретовом]] и [[John William Mauchly|Џон Вилијам Моклијевом]] дизајну [[ЕНИАЦ]] рачунара, али је иницијално била изостављена да би се раније завршила изградња.<ref>{{cite web|title=Bit By Bit|url=http://ds.haverford.edu/bitbybit/bit-by-bit-contents/chapter-five/5-1-stored-program-computing/|archiveurl=https://web.archive.org/web/20121013210908/http://ds.haverford.edu/bitbybit/bit-by-bit-contents/chapter-five/5-1-stored-program-computing/|publisher=Haverford College|accessdate=August 1, 2015|archivedate=October 13, 2012}}</ref> Дана 30. јуна 1945, пре него што је ЕНИАЦ био направљен, математичар [[Џон фон Нојман]] је дистрибуирао рад под насловом ''[[First Draft of a Report on the EDVAC|Први нацрт извештаја о ЕДВАЦ-у]]''. То је био преглед компјутера са ускладиштеним програмом који би се евентуално завршио у августу 1949. године.<ref>{{cite journal | title = First Draft of a Report on the EDVAC | publisher = [[Moore School of Electrical Engineering]], [[University of Pennsylvania]] | url = http://www.virtualtravelog.net/entries/2003-08-TheFirstDraft.pdf |
Дизајн раних процесора је био прилагођен да буду коришћени као део већег и понекад особеног рачунара.<ref>{{cite web|title=The First Generation|url=http://www.computerhistory.org/revolution/birth-of-the-computer/4/92|publisher=Computer History Museum|accessdate=September 29, 2015}}</ref> Међутим, овај метод дизајнирања прилагођених процесора за одређену апликацију је у великој мери уступио место развоју вишенаменских процесора произведених у великим количинама. Са таквом стандардизацијом се почело у ери дискретних [[транзистор]]ских [[Мејнфрејм рачунар|мејнфрејмова]] и [[minicomputer|минирачунара]], а тренд је знатно убрзан популаризацијом [[Интегрисано коло|интегрисаних кола]]
Док се фон Нојману најчешће приписују заслуге за дизајн рачунара са ускладиштеним програмом због његовог дизајна ЕДВАЦ-а, и тај дизајн је постао познат као [[Фон Нојманова архитектура]], други су пре њега, попут [[Конрад Цузе|Конрада Цуза]], предложили и спровели сличне идеје.<ref>{{cite web|title=Konrad Zuse|url=http://www.computerhistory.org/fellowawards/hall/bios/Konrad,Zuse/|publisher=Computer History Museum|accessdate=September 29, 2015}}</ref> Такозвана [[Харвардска архитектура]] рачунара [[Харвард Марк 1 (рачунар)|Харвард Марк -{I}-]], који је завршен раније од ЕДВАЦ-а,<ref>{{cite web|title=Timeline of Computer History: Computers|url=http://www.computerhistory.org/timeline/computers/|publisher=Computer History Museum|accessdate=November 21, 2015}}</ref><ref>{{cite web|title=A Brief History of Computing - First Generation Computers|url=http://trillian.randomstuff.org.uk/~stephen/history/timeline-GEN1.html|last=White|first=Stephen|accessdate=November 21, 2015}}</ref> исто тако је користила дизајн са сачувани програмом путем [[Punched tape|бушене папирне траке]] уместо електричне меморије.<ref>{{cite web|title=Harvard University Mark - Paper Tape Punch Unit|url=http://www.computerhistory.org/collections/catalog/102698407|publisher=Computer History Museum|accessdate=November 21, 2015}}</ref> Кључна разлика између фон Nојманове и Харвардске архитектуре је да каснија раздваја складиштење и третман процесорских инструкција и података, док ранија користи исти меморијски простор за оба.<ref>{{cite web|title=What is the difference between a von Neumann architecture and a Harvard architecture?|url=http://infocenter.arm.com/help/index.jsp?topic=/com.arm.doc.faqs/3738.html|publisher=ARM|accessdate=November 22, 2015}}</ref> Већина модерних процесора имају превасходно фон Нојманов дизајн, мада се процесори са Харварским дизајном исто тако срећу, посебно код уграђених апликација; на пример, -{[[Atmel AVR]]}- микроконтролери имају процесоре са Харвардском архитектуром.<ref>{{cite web|title=Advanced Architecture Optimizes the Atmel AVR CPU|url=http://www.atmel.com/technologies/cpu_core/avr.aspx|publisher=Atmel|accessdate=November 22, 2015}}</ref>
[[Релеј]]и и [[Електронска цијев|електронске цеви]] (термионске цеви) су били у широкој употреби као прекидачки елементи;<ref>{{cite web|title=Switches, transistors and relays|url=http://www.bbc.co.uk/schools/gcsebitesize/design/electronics/switchesrev5.shtml|publisher=BBC|accessdate=7 February 2016}}</ref><ref>{{cite web|title=Introducing the Vacuum Transistor: A Device Made of Nothing|url=http://spectrum.ieee.org/semiconductors/devices/introducing-the-vacuum-transistor-a-device-made-of-nothing|publisher=IEEE Spectrum|accessdate=7 February 2016}}</ref> за рад рачунара су неопходне хиљаде или десетине хиљада прекидачких елемената. Свеукупна брзина система је зависна од брзине прекидача. Цевни рачунари попут ЕДВАЦ-а су у просеку радили око осам сати без кварова, док су се релејски рачунари попут (споријег, али ранијег) [[Харвард Марк 1 (рачунар)|Харварда Марк -{I}-]] веома ретко кварили.<ref name="weik1961" /> На крају су, процесори базирани на цевима постали доминантни, јер су значајне предности у погледу брзине уопштено надмашиле проблеме поузданости. Већина ових раних синхроних процесора је радила са ниском [[clock rate|радном фреквенцијом]] у поређењу са савременим микроелектронским дизајном. Сатне фреквенције сигнала у распону од 100 [[Херц|-{kHz}-]] до 4
=== Tranзistorски процесори ===
Линија 50 ⟶ 49:
Комплексност дизајна процесора се повећала, јер су разне технологије омогућиле изградњу све мањих и све поузданијих електронских уређаја. Прво такво побољшање дошло је са напретком [[транзистор]]а. Транзисторисани процесори током 1950-тих и 1960-тих више нису морали да се праве од гломазних, непоузданих и крхких прекидача попут [[Електронска цијев|вакуумских цеви]] и [[релеј]]а.<ref>{{cite web|title=1953: Transistorized Computers Emerge|url=http://www.computerhistory.org/siliconengine/transistorized-computers-emerge/|work=Computer History Museum|accessdate=June 3, 2016}}</ref> Са тим побољшањем изграђени су комплекснији и поузданији процесори на једној или неколико [[Штампана плоча|штампаних плоча]] који су садржали дискретне (индивидуалне) компоненте.
Године 1964, [[
[[Датотека:Board with SPARC64 VIIIfx processors on display in Fujitsu HQ.JPG|thumb|250px|Фуџицу плоча са -{SPARC64 VIIIfx}- процесорима]]
Рачунари базирани на транзисторима су имали неколико дистинктних предности у односу на своје претходнике. Осим што су били знатно поузданији и имали нижу потрошњу енергије, транзистори су исто тако омогућавали процесорима да раде са знатно већим брзинама због њиховог кратког прекидачког времена у поређењу са цевима или релејима.<ref>{{cite web|title=Transistors, Relays, and Controlling High-Current Loads|url=https://itp.nyu.edu/physcomp/lessons/electronics/transistors-relays-and-controlling-high-current-loads/|publisher=ITP Physical Computing|work=New York University|accessdate=9 April 2016}}</ref> С повећаном поузданошћу и драматично повећаном брзином прекидачких елемената (који су били скоро ексклузивно транзисторски до тог времена), брзине процесорских сатова од десетина мегахерца су са лакоћом остварене током тог периода.<ref>{{cite web|last1=Lilly|first1=Paul|title=A Brief History of CPUs: 31 Awesome Years of x86|url=http://www.pcgamer.com/a-brief-history-of-cpus-31-awesome-years-of-x86/|publisher=PC Gamer|accessdate=June 15, 2016}}</ref> Поред тога, док су дискретни транзистори и ИЦ процесори били у великој употреби, нови дизајни високих перформанси као што су [[СИМД]] ({{јез-енг|Single Instruction Multiple Data}}) [[vector processor|векторски процесори]] су почели да се јављају.<ref name="patterson">{{cite book|first1=David A.|last1=Patterson|first2=John L.|last2=Hennessy|first3=James R.|last3=Larus|title=Computer Organization and Design: the Hardware/Software Interface|
== Организација процесора ==
Линија 83 ⟶ 82:
'''По архитектури и скупу инструкција се деле и на:'''
* Процесоре са комплексним скупом инструкција, у којима се свака комплексна инструкција интерно преводи у низ [[микропрограм|микрокод]] инструкција ({{јез-енгл|[[Рачунар са сложеним скупом инструкција|CISC]] — Complex Instruction Set Computer}}). Овакав скуп инструкција је обично „угоднији“ за програмирање, али генерално резултује мањом брзином извршавања. Свакако значајан пример -{CISC}- архитектуре је Интелова (и АМД-ова) 80x86 фамилија, а овакав дизајн су користили и -{CDC
* Процесоре са редукованим скупом инструкција, у којима се инструкције не преводе већ су директно подржане ({{јез-енгл|Reduced Instruction Set Computer}}). Овакав скуп инструкција је обично „незгоднији“ за програмирање али генерално резултује већом брзином извршавања. Повећање величине радне меморије, као и развој компајлера су довели до тога да је данас -{RISC}- општеприхваћена филозофија у дизајну микропроцесора. Чак и модерни Интелови и АМД-ови процесори, иако програмеру изгледају као -{CISC}- машине, интерно разбијају -{CISC}- инструкције у низове интерних -{RISC}- инструкција (микрооперација) које се затим извршавају на суперскаларном језгру.
Линија 105 ⟶ 104:
== Референце ==
{{reflist
== Спољашње везе ==
|