Kada bi morali da izdvojite samo jednu komponentu kao najvažniju u vašem računaru, to bi zasigurno bio centralni procesor (CPU). On predstavlja glavno čvorište, ili „mozak“ računara, koje obrađuje instrukcije koje potiču iz programa, operativnog sistema ili drugih delova računara.
Osnova rada: 1 i 0
Zahvaljujući napretku u razvoju procesora, prešli smo dug put od jednostavnog prikazivanja slika na monitoru, do današnjih mogućnosti poput strimovanja, video ćaskanja i igranja sve realističnijih video igara.
CPU je remek-delo inženjeringa, ali se u suštini i dalje oslanja na fundamentalni princip interpretacije binarnih signala, odnosno jedinica i nula. Razlika je u tome što umesto čitanja bušenih kartica ili obrade instrukcija pomoću vakuumskih cevi, savremeni procesori koriste mikroskopske tranzistore za izvršavanje složenih operacija, od kreiranja TikTok video snimaka do izračunavanja brojeva u tabelama.
Osnovne komponente CPU-a
Proizvodnja procesora je izuzetno složen proces. Svaki CPU sadrži silicijum (jedan ili više delova) na kome su smešteni milijarde mikroskopskih tranzistora.
Kao što je već pomenuto, ti tranzistori koriste niz električnih signala („uključeno“ i „isključeno“) da bi predstavili binarni kod, koji se sastoji od 1 i 0. Zahvaljujući velikom broju tranzistora, moderni procesori mogu izvršavati sve kompleksnije zadatke neverovatnim brzinama.
Sam broj tranzistora ne garantuje da će procesor biti brži. Međutim, to je jedan od ključnih faktora koji objašnjava zašto današnji pametni telefoni imaju veću računarsku moć od, recimo, celokupne računarske snage na Zemlji kada smo prvi put otišli na Mesec.
Pre nego što pređemo na složeniju analizu CPU-a, važno je razumeti kako procesor izvršava instrukcije na osnovu mašinskog koda, koji se naziva „skup instrukcija“. Različiti proizvođači mogu koristiti različite skupove instrukcija, iako to nije uvek slučaj.
Većina Windows računara i Mac računara koristi x86-64 skup instrukcija, bez obzira da li se radi o Intel ili AMD procesoru. Međutim, Mac računari proizvedeni krajem 2020. godine imaju procesore zasnovane na ARM arhitekturi, koji koriste drugačiji skup instrukcija. Takođe, postoji i manji broj Windows 10 računara koji koriste ARM procesore.
Jezgra, keš memorija i grafika
Pogledajmo sada detaljnije sam silicijum. Gornji dijagram prikazuje arhitekturu procesora Intel Core i7-4770S iz 2014. godine. Ovo je samo primer, jer svaki procesor ima jedinstven raspored komponenti.
Možemo videti da je reč o četvorojezgarnom procesoru. Nekada su procesori imali samo jedno jezgro. Sada, sa više jezgara, oni obrađuju instrukcije znatno brže. Jezgra mogu imati i takozvani hiper-threading ili simultano multi-threading (SMT), što omogućava da jedno jezgro izgleda kao dva za računar. Ovo dodatno ubrzava vreme obrade.
Jezgra na ovom dijagramu dele L3 keš memoriju. Keš memorija je integrisana memorija unutar samog procesora. Pored L3 keša, svaki procesor ima i L1 i L2 keš memoriju, kao i registre, koji predstavljaju oblik memorije niskog nivoa. Ako želite da razumete razliku između registara, keša i RAM memorije, pogledajte ovaj odgovor na StackExchange-u.
Procesor prikazan na slici sadrži i sistemski agent, kontroler memorije, kao i druge delove silicijuma koji upravljaju protokom informacija ka i od procesora.
Na kraju, tu je i grafički procesor koji je integrisan u sam procesor. On je zadužen za generisanje vizuelnih elemenata koje vidite na ekranu. Ne poseduju svi procesori integrisanu grafiku. AMD Ryzen desktop procesori, na primer, zahtevaju zasebnu grafičku karticu za prikaz slike. Neki Intel Core desktop procesori takođe nemaju integrisanu grafiku.
CPU na matičnoj ploči
Sada kada smo pogledali unutrašnjost procesora, pogledajmo kako se on integriše sa ostalim komponentama računara. Procesor se postavlja u ležište na matičnoj ploči računara.
Kada je postavljen u ležište, druge komponente se povezuju sa procesorom putem „sabirnica“. RAM memorija se, na primer, povezuje sa procesorom putem svoje sabirnice, dok mnoge druge komponente koriste „PCIe“ sabirnicu.
Svaki procesor ima određen broj „PCIe traka“ koje može da koristi. Na primer, AMD Ryzen 2 procesori imaju 24 trake koje su direktno povezane sa procesorom. Proizvođači matičnih ploča distribuiraju ove trake u skladu sa smernicama proizvođača procesora.
Tipičan primer je 16 traka za grafičku karticu (x16 slot), zatim četiri trake za skladištenje, poput brzog M.2 SSD uređaja. Alternativno, ove četiri trake se mogu podeliti, na primer, dve za M.2 SSD i dve za sporiji SATA disk.
To je ukupno 20 traka, dok su preostale četiri rezervisane za čipset, koji predstavlja komunikacioni centar i kontroler saobraćaja na matičnoj ploči. Čipset takođe ima sopstveni skup sabirničkih veza, što omogućava dodavanje još većeg broja komponenti na računar. Komponente sa boljim performansama imaju direktniju vezu sa procesorom.
Kao što vidite, procesor obavlja većinu obrade instrukcija, a ponekad i grafičkih zadataka (ako je za to predviđen). Međutim, CPU nije jedini način za obradu instrukcija. Grafičke kartice, na primer, imaju sopstvene procesorske mogućnosti. GPU koristi svoje resurse u saradnji sa CPU-om kako bi pokretao igre ili izvršavao druge grafički zahtevne zadatke.
Glavna razlika je u tome što su specijalizovani procesori dizajnirani za obavljanje određenih zadataka. CPU je, sa druge strane, višenamenski uređaj koji može da izvrši bilo koji zadatak koji se od njega zahteva. Upravo zato procesor dominira u vašem računaru i omogućava nesmetan rad svih ostalih komponenti.