پردازنده ها چگونه طراحی و ساخته می شوند؟ (قسمت اول)

ASGASGهمهAROOOONAROOOONSGHAROOOONSGHAROOOONSGHAROOOONSGHAROOOONSGHAROOOONSGHAROOOON ی ما می دانیم که پردازنده یا CPU در فقره مغز یک کامپیوتر است، اما این عبارت واقعاً به چه معنی است؟ چه چیزی تو یک تراشه و تو میان میلیاردها ترانزیستور موافقت می افتد تا یک کامپیوتر بوسیله کار بیفتد و دستورالعمل های پیچیده را اجرا کند؟ در این مقاله قصد داریم بوسیله واکاوی یک CPU بپردازیم و هر آنچه از در و خارج باعث به کارافتادن یک پردازنده می شود را شرح دهیم.  در این مقالات سعی خواهیم کرد مباحثی نظیر معماری کامپیوتر، اجزای سازنده ی تراشه، روشِ مدل سازی مدارهای پردازنده، مفهوم VLSI خواه تجمیع تو ابعاد بسیار بزرگ، ساخت فیزیکی تراشه و فناوری های مربوطه و خط چاره آینده ی اجرای محاسبات در کامپیوترها را پوشش دهیم.

مقالات مرتبط:مطالعه عمیق معماری Zen 2؛ پیشرفت ها و محدودیت هاحرکت به جانب اتم ها؛ هم چشمی تراشه سازان برای کاهش هرچه بیشتر ابعادچرخه ی اجرای دستورالعمل در یک پردازنده

بحث خویشتن را با طرز کار یک پردازنده و کارهایی که این قطعه ی سخت افزاری قادر بوسیله انجام آن است، ابتدا می کنیم و خواهیم دید که چگونه بلوک های ساختاری در یک مدل سازی عملیاتی گرد غم می آیند. این بلوک های ساختاری شامل هسته های پردازنده، تبار مراتب حافظه، پیش بینی گر انشعاب (Branch Prediction) و دیگر اجزا است.

ساده ترین توضیح پرگیر سیاق کار یک پردازنده، همان تشریح آشنایی است که به شنوایی همگی ی ما رسا است. پردازنده از یک سری دستورالعمل بخاطر اجرا جزء ای از اعمال روی مجموعه ای از ورودی ها پیروی می کند و نتایج خروجی را بازمی گرداند. این عملیات مقدور است دربرگیرنده قرائت کردن یک مقدار از حافظه، تکثیر آن به مقداری دیگر و داخل نهایت مسترد داشتن حاصل به محل یا آدرس متفاوتی داخل حافظه باشد. محاسبه مقدور است پیچیده پر حرارت نیز باشد؛ مثلا به کامپیوتر بگوییم اگر حاصل  شمارش ی قبلی بیشتر از مقدار صفر شد، دو عدد را پیاده شدن یکدیگر تقسیم کن. معماری کلکسیون دستورالعمل یا ISA مفهومی درون مناسبت با برنامه نویسی است و زبان های سطح بالا را بوسیله دستورالعمل های قابل درک بخاطر پردازنده تغییر می کند

برای اینکه برنامه ای همانند یک سیستم عامل یا یک بازی تو کامپیوتر ادا شود، آن پروگرام که به صورت مجموعه ای از دستورالعمل ها در ذهن قرار دارد، بخاطر عمل در اختیار پردازنده صبر می گیرد. این دستورالعمل ها از ذهن بارگیری شده و در ساده ترین حالت ممکن، یکی پس از دیگری ادا می شود تا جریان اجرای برنامه پایان یابد. توسعه دهندگان نرم افزار پروگرام های خویشتن را با زبان های پروگرام نویسی سطح بالایی همانند C یا پایتون می نویسند که بخاطر پردازنده بوسیله عارض خام قابل حساسیت زدودن. همان نعوظ که می دانید، پردازنده ها فقط زبان صفرها و یک ها را متوجه می شوند، پس باید راهی پیدا کنیم که دستورالعمل ها خواه کدهای هر دستور کار و درنگ افزار به چنین فرمتی تغییر شوند.

کدهای برنامه به کلکسیون ای از دستورالعمل های سطح پایین با اشتهار زبان اسمبلی برگردان (کامپایل) و تبدیل می شوند که بخشی از معماری مجموعه دستورالعمل ( ISA) یا به خلاصه معماری پردازنده است. این همان کلکسیون دستورالعمل هایی است که پردازنده بخاطر حس و اجرای آن مخلوق شده است. اصلی ترین معماری های مجموعه دستورالعمل یا به اختصار ISAها محتوی x86، آرم، MIPS، معماری PowerPC و RISC-V می شود. اصطلاح های برنامه نویسی متنوع نحوه ی نگارش و قرارگیری کلمات و عبارات و کدهای متفاوتی دارند که به آن سینتکس گفته می شود؛ همان طور که زبان های سطح بالایی قرین C و پایتون سینتکس متفاوتی دارد، ISA هم سینتکس مجزا ای دارند.

مراحل تبدیل کدهای سطح بالای یک پروگرام به اصطلاح سامان

معماری های کلکسیون دستورالعمل به دو تقسیم ی واقعی سزاوار سرزنش تجزیه است؛ طول ثابت و کشش متغیر. معماری RISC-V از دستورالعمل هایی با طول ثابت استفاده می کند؛ یعنی هر دستورالعمل تعداد بیت محسوس از پیش تمجید شده ای دارد که نوع آن دستورالعمل را درود می بطی ء. تو طبق معماری x86 از دستورالعمل هایی با طول متحرک بر روی اب استفاده می نرم. در معماری x86، امکان رمزنویسی (Encoding) دستورالعمل ها با راه های متفاوت و تعداد بیت های مختلف بخاطر مدخل های متنوع حیات دارد. به دلیل حیات چنین پیچیدگی، رمزگشایی (Decoding) دستورالعمل درون پردازنده های x86 معمولاً با مبهم ترین جزء داخل کل نقشه کشی اجرایی می شود.

دستورالعمل های طول ثابت به دلیل ساختار رایج خود امکان رمزگشایی به مراتب ساده تری دارند، اما تعداد کل دستورالعمل هایی را که یک ISA قادر به پشتیبانی از آن است، محدود می کند. در حالی که نسخه های متداول معماری RISC-V فقط چیزی در حدود ۱۰۰ دستورالعمل دارند و نسب باز هستند، معماری x86 یک مایملک فکری متعلق به اینتل است و و عدد دقیقی از تعداد دستورالعمل های این معماری تو دسترس ازاله. این اعتقاد وجود دارد که این معماری از چندهزار دستورالعمل پشتیبانی می کند؛ ولی تعداد کنجکاو آن ها اخبار نشده است. باوجود تفاوت هایی که درون میان معماری های مجموعه دستورالعمل وجود دارد، اصول زیربنایی تمامی آن ها ضرورتاً هم ارز است.

مثالی از دستورالعمل های مربوط به معماری RISC-V، کدهای عملیاتی (Opcode) نگارش شده تو سمت راست همه ۷ بیتی (با طول ثابت) هستند و نوع دستورالعمل را گلچین می کند

اکنون مروری به خشکی امدن نحوه ی اجرای یک دستور کار یا کلکسیون ی کدهای نوشته شده ی آن توسط یک کامپیوتر خواهیم داشت. اجرای یک دستورالعمل در حقیقت دربرگیرنده چند بخش اساسی است که درون مراحل مختلف فرمان یک پردازنده به بخش های کوچکتری تجزیه می شوند. تو ادامه این پاره های کلی با زبانی ساده تبیین خواهد شد.

اولین وهله واکشی دستورالعمل (Fetch) از حافظه به پردازنده برای آغاز اجرا است. در مرحله ی دوم، دستورالعمل رمزگشایی (Decode) می شود تا پردازنده تشخیص دهد با چه نوع دستورالعملی سر و حکم دارد. انواع زیادی از دستورالعمل ها محتوی دستورالعمل های حسابی، دستورهای شاخه و دستورالعمل های حافظه ممکن است برای اجرا تو اصالت پردازنده صبر گیرد. به محض آنکه پردازنده دانست با چه نوع دستورالعملی سروکار دارد، عملوند های (Operand) مرتبط با دستورالعمل از ذهن یا سکون های داخلی داخل CPU جمع آوری می شود. بخاطر توضیح بیشتر، اگر بخواهیم طبق دستورالعمل، عدد A A و مغز B را با یکدیگر جمع کنیم، تا زمانی که مقادیر کنجکاو عملوند A های A و B مشخص نباشد، انجام عمل جمع.  ناممکن است پس از آنکه پردازنده عملوندها را برای جایگذاری در دستورالعمل فراخواند، وارد مرحله ی اجرای دستورالعمل می شود که در آن عملیاتی روی مقادیر ورودی انجام. می شود این عملیات می تواند جمع اعداد ورودی، انجام یک عملیات دستکاری حساب دان روی اعداد یا عبور دادن اعداد عاری اصلاح آن. ها باشد پس از محاسبه ی نتیجه مقدور است نیاز به دسترسی به حافظه برای ذخیره ی مقدار خراج باشد یا ممکن است پردازنده نتیجه را فقط در یکی از محرر های داخلی خود. نگه دارد پس از ذخیره سازی نتیجه، پردازنده شرایط المان های متنوع را به روزرسانی می درنگ و آماده ی اجرای دستورالعمل بعد اینده.

می شود بیشتر پردازنده های مدرن ۶۴ بیتی هستند؛ یعنی مقادیر داده ها را با پهنای باند ۶۴ بیتی از آدرس های ذهن و محرر ها فرا می خوانند و تک پردازش قرار می دهند و نتایج پردازش را به آدرس های ذهن باز. می گردانند بنابراین یک معماری پردازنده ۶۴ بیتی در مقایسه با یک میزان ۳۲ بیتی امکان فراخوانی و پردازش دو برابر داده را داخل آن.

واحد دارد توضیحاتی که در در مورد نحوه ی عملکرد یک پردازنده ارائه شد، بسیار خلاصه و ساده سازی. شده بود بیشتر پردازنده های مدرن مراحل معدود یادشده را برای افزودن بازدهی به مشت ناچیز ۲۰ مرحله ی خردتر تقسیم. می کنند به عبارت دیگر، هر چند یک پردازنده در هر چرخه ی کاری یا سیکل کلاک اجرای چندین دستورالعمل را مطلع می کند، ادامه می دهد و به عاقبت می رساند؛ اما برای اجرای هر دستورالعمل از آغاز تا اتمام، ممکن است ۲۰ سیکل کلاک یا حتی بیشتر. لازم باشد به چنین مدلی در اصطلاح یک پایپ لاین اطلاق. می شود پر شدن یک شیار لوله با سیال در جریان مدتی بوسیله طول می انجامد، ولی پس از آن یک خروجی جماز و ثابت از آن ساری بوسیله دست. می آید در پایپ لاین پردازنده، بوسیله جای ساری دستورالعمل ها به جریان.

می افتند چرخه ی کامل اجرای یک دستورالعمل فرایندی مبهم و محاسبه شده است، اما این بوسیله معنای اجرای غم زمان تمامی دستورالعمل. ها نیست برای مثال عمل جمع با سرعت بیش زیاد انجام می شود؛ اما عملیات هایی مثل انشعاب یا بارگذاری از حافظه امکان پذیر است صدها سیکل کلاک به. طول بیانجامد به جای معطل کردن کل ساختار پردازنده برای اتمام یک دستورالعمل کنداجرا، بیشتر پردازنده های مدرن بوسیله نحوی بدون پیروی از نظام و ترتیب خاص فرمان. می کنند به عبارت دیگر پردازنده تعیین می کند که اجرای چه دستورالعملی تو زمانی برملا زیادترین سودمندی را دارد و در عین حال سایر دستورالعمل هایی را که هنوز آماده عمل نیست، بافر. می یواش اگر دستورالعمل جاری هنوز آماده ی ایفا نباشد، پردازنده در خطوط کد به جلو پرش می کند و به ظهر به بخشی از دستورالعمل که آماده ی عمل است. می گردد دستورالعمل ها به مانند سیالی تو پایپ لاین پردازنده به جریان می افتد و درون هر جنین از پایپ لاین، پردازش دستورالعمل های متعددی در

جریان است برخی از پردازنده های مدرن امروزی، علاوه به خشکی امدن اجرای نامنظم دستورالعمل ها، روشی با نام معماری سوپراسکالر را به کار. می بندند با این طرز در هر زمان معین، پردازنده در حال اجرای دستورالعمل های بسیاری در یک مرحله ی خاص از (پایپ لاین مشابه مرحله ی واکشی، رمزگشایی، اجرا و) ذخیره. سازی است درون ریشه حال مقدور است پردازنده منتظر صدها دستورالعمل دیگر برای آغاز.

انجام باشد درون شکل فوق، هر مربع رنگی مدال دهنده ی (یک) دستورالعمل کد داخل پایپ لاین، داخل شوق ورود بوسیله آن یا اجراشده و خارج شده از پایپ. لاین است در هر مرحله از پایپ لاین کدهای متفاوتی در حال پردازش بوده و در گوهر حال امکان پذیر است دستورالعمل های زیادی در بافر مشتاق ادخال به پایپ.

لاین باشند داخل اینجا بهتر است با مفهوم IPC که تأثیر بوسیله سزایی در سطح عملکرد یک پردازنده دارد،. آشنا شویم IPC مخفف عبارت Instruction per Clock است که مفهوم آن میانگین تعداد دستورالعمل های اجراپذیر در هسته های پردازنده در هر سیکل. کلاک است محاسبه ی IPC داخل یک ماشین امر نسبتا پیچیده. ای است برای اجرا این کار مجموعه ای بوسیله خصوص از کدها برای اجرا به ماشین داده می شود و تعداد دستورالعمل های سطح سامان بخاطر اتمام اجرای آن کدها لحاظ. می شود درون دامنه بعد، با استفاده از زمان سنج های سطح بلندی تعداد سیکل های کلاک موردنیاز برای تمام کردن آن تعداد دستورالعمل روی ابکی افزار اصلی اندازه گیری. می شود با انشعاب تعداد دستورالعمل ها پهلو تعداد سیکل های کلاک اندازه گیری شده، رقم IPC سامان مورد رویت محاسبه. می شود با ضرب IPC قطع گیری شده در (سرعت کلاک پیاده شدن) حسب هرتز و تعداد هسته های پردازنده، تعداد دستورالعمل اجراشدنی داخل هر لحظه یا تعداد عملیات های ممیز شناوری محاسبه می شود که درون هر ثانیه به وسیله ی پردازنده ی مدنظر. اجراشدنی است در نهایت، تعداد دستورالعمل های اجراشدنی به مایه ی پردازنده تو هر ثانیه که با واحد گیگافلاپس یا میلیارد عمل اعشاری در ثانیه بیان می شود، معیاری از سطح عملکرد پردازنده ی.

مدنظر است تعداد دستورالعمل های اجراپذیر در هر سیکل کلاک بخاطر پردازنده مغز ثابتی نیست و بستگی به نحوه ی تعامل و برهمکنش نرم ابزار و دستور کار ی در حال انجام با پاره سخت افزاری. سیستم دارد با بود این، طراحان تراشه سعی می کنند، با اعتماد بر گونه هایی مانند استفاده از چندین واحد لحاظ (گر) منطقی ALU در هر هسته و پایپ لاین های دستورالعمل کوتاه تر، مغز IPC را در مقایسه با قیمت متوسط آن.

اضافه دهند کلکسیون (دستورالعمل ها) Instruction Set نیز بر مغز IPC پردازنده. تأثیرگذار است هرچه کلکسیون دستورالعمل ها سهل تر باشد، IPC پردازنده افزایش می یابد و هرچه با دستورالعمل های پیچیده لطافت روبه رو باشیم، بالتبع IPC کاهش پیدا. می بطی ء بنابراین، IPC پردازنده برای اجرای محاسبات ممیز شناور با (دقت) واحد FP32 تو مقایسه با اجرای محاسبات با (مداقه) مضاعف FP64 عدد بزرگ. تازگی است آنچه میزان کارایی پردازنده را واضح می کند، ترکیبی از IPC و سرعت کلاک و تعداد هسته. ها است با این حال، سازندگان پردازنده عموما مغز IPC را درون مشخصات رسمی آن ذکر.

نمی کنند بخاطر آنکه پردازنده به طور هم زمان قادر به اجرای دستورالعمل های اضافی باشد، مقدور است کپی های زیادی از هر کود پایپ لاین. خلق کردن یواش اگر پردازنده بداند که دو دستورالعمل به طور هم زمان آماده ی ایفا است و ربط بین آن ها وجود ندارد و نیازی به اتمام یکی و آغاز دیگری نیست، هر دو دستورالعمل را در یک زمان به عمل در. می آورد یکی از گونه های پیاده سازی این راهکار، پردازش چندرشته ای (هم زمان ) Simultaneous Multithreading یا. SMT است پردازنده های اینتل و AMD در حال حاضر از طریق ی SMT دوخطی استفاده. می کنند تو این پردازنده ها هر هسته ی فیزیکی به دو هسته رمزی تقسیم بندی شده و هر هسته ی به دست آمده یک ترد خواه رشته صیت گذاری. می شود بدین ترتیب هر هسته امکان اجرای دو جریان خواه دو رشته دستورالعمل را بوسیله طور بی آرامی زمان. خواهد داشت IBM در حال ترقی ی پردازنده هایی با قابلیت اجرای SMT هشت.

خطی است مولتی تردینگ یا پردازش هم زمان چند لفافه در هر هسته، باعث کاهش چشمگیر زمان اجرای دستورالعمل

می شود برای اجرای حساب شده ی این طور فرایندی، یک پردازنده علاوه پیاده شدن هسته های اصلی از اجزای یدکی زیادی. برخوردار است صدها ماژول مجزا داخل یک پردازنده وجود دارد که هر یک هدف خاصی را برآورده. می کنند درون این مقاله به جهت پرهیز از اطاله ی کلام تنها به مطالعه دو تقدیر اصلی حافظه کش و پیش بینی گر تقسیم بسنده. خواهیم کرد اجزای دیگری نظیر بافرهای بازآرایی، Register Alias Table و ایستگاه های رزرواسیون بود دارد که درون این مقاله از توضیح آن ها صرف کردن دید.

می شود مفهوم حافظه ی کش مقدور است اندکی گیج کننده باشد، چرا که آن ها استوار مثل رمِ سیستم یا درایو SSD داده ها را در خود پس انداز می کنند؛ اما آنچه باعث تمایز حافظه ی کش از قطعات مثل خویشتن می شود، سرعت بسیار اعلی و تأخیر اندک داخل دسترسی به داده. ها است هر چند ذهن ی رم سیستم بسیار سریع است، سرعت آن بخاطر همگام شدن با فرآیندهای اجرای دستورالعمل پردازنده همچنان بسیار. نارسا است تأمین داده های مورد نیاز پردازنده از لفظ حافظه ی رم ممکن است صدها سیکل کلاک بوسیله کشش بیانجامد و امکان تغذیه ی به هنگام پردازنده ای که عزب در یک سیکل کلاک چندین دستورالعمل را عمل می کند، با چنین سرعتی. وجود ندارد حالا اگر داده ها هنوز روی حافظه ی رم قرار نگرفته باشد، دسترسی به داده های مورد نیاز در ذهن SSD ده ها هزار سیکل کلاک به طول. می انجامد بدون بود ذهن های به مراتب سریع تر کش، پردازنده از کار باز.

خواهد ماند سلسله مراتب و مدل تأخیر در دسترسی پردازنده به اجزای مختلف حافظه

در سیستم پردازنده ها بوسیله طور متعارف ۳ سطح از ذهن ی کش را در خود دارند که بخشی از ساختاری با صیت سلسله مراتب ذهن را لباس. می دهد کش (سطح) ۱ L1 کوچک ترین و سریع ترین حافظه ی کش موجود در تراش است، کش (سطح) ۲ L2 از این رویت وضعیت متعادلی دارد و سومین سطح از ذهن (ی) کش L3 کندترین و بیشترین بخشِ حافظه ی کش را بوسیله خویشتن اختصاص. می دهد در قبیله مراتب حافظه ی یک پردازنده، محرر های کوچک یک مرحله اعلی از حافظه ی کش استراحت دارد که در خلال شمارش یک نرخ داده (ی واحد) ۱ بیت را به خویشتن. می گیرد این سکون ها سریع ترین تجهیزات ذخیره سازی تو یک سیستم کامپیوتری هستند که سرعت آن ها چندین برابر اجزای. دیگر است زمانی که کامپایلر دستور کار سطح بلندی را به زبان اسمبلی ترجمه می کند، بهترین راه به کارگیری این ثبات ها را نیز گلچین.

می درنگ زمانی که پردازنده داده ها را از حافظه فرامی خواند، مقدمه بررسی می کند آیا داده های مورد رویت در حال حاضر در کش سطح ۱ قرار اندوهناک. یا نه اگر داده های مورد دید درون این کش قرار اندوهناک باشد، به سرعت و قید یکی دو سیکل کلاک در اختیار پردازنده قرار. می گیرند اگر داده ها داخل کش L1 راحتی نگرفته باشند، پردازنده همین قانون را در تک کش سطح ۲ و سپس کش سطح ۳ پیگیری. می کند قطعات حافظه ی کش بوسیله نحوی پیاده سازی می شود که محتوای آن برای هسته کاملاً. شفاف باشد هسته تنها داده ها را داخل آدرس مشخصی از حافظه درخواست می نرم و هر سطحی از ذهن ی کش که تو سلسله مراتب، داده های مورد دیدن را داخل خود پس انداز داشته باشد بوسیله سرعت پاسخ پردازنده را. خواهد انصاف با حرکت به سمت مراحل اینده در سراب مراتب حافظه، قطع و میزان تأخیر ذهن عموماً تا چندین برابر افزایش. می یابد تو آخر اگر پردازنده نتواند داده ها را درون یکی از سطوح کش بیابد، به ناچار و با واسطه ی جزیی از پردازنده با نام کنترلر حافظه، به (حافظه) اصلی رم رجوع.

خواهد کرد داخل یک پردازنده ی معمولی، هر هسته از دو جزء حافظه کش سطح یک برخوردار است؛ یکی از آن ها برای پس انداز ی داده و دیگری بخاطر ذخیره ی دستورالعمل ها استفاده. می شود ظرفیت کش سطح یک درون مجموع حدود ۱۰۰ کیلوبایت است و اندازه ی آن سپرده به نوع تراشه، نسل و فناوری ساخت. جابجا شده است معمولاً هر هسته با یک کش سطح ۲ عام همراه می شود؛ گرچه گاه این قطعه از حافظه کش بین دو هسته به پول اعانه گذارده. می شود ظرفیت کش سطح دو معمولاً از چند صد کیلو بایت تخطی. نمی بطی ء درون نهایت کش سطح ۳ بین کامل هسته ها به اشتراک گذارده می شود و ظرفیتی حد چند ده.

مگابایت دارد نحوه ی توزیع حافظه ی کش در بین هسته های پردازنده ای با معماری

ذن AMD وقتی یک پردازنده تو حال اجرای یک قطعه کد است، دستورالعمل ها و مقادیر داده ای که به آن نیاز است، داخل حافظه ی کش ذخیره سازی شده یا به اصطلاح کش. می شود با این عادت سرعت اجرا به طور چشمگیری افزودن می یابد؛ چرا که پردازنده بخاطر دستیابی بوسیله داده های مورد حاجت خود نیازی بوسیله تعامل دائمی با حافظه ی. پا بر جا ندارد داخل تک نحوه ی قرارگیری ذهن ی اصلی و SSD در دون لایه های اتیه سلسله مراتب حافظه، درون دنباله بیشتر صحبت.

خواهیم کرد گذشته از حافظه ی کش، یکی از بلوک های ساختاری کلیدی هر پردازنده ی مدرن بخشی است که پیش دماغ گر انشعاب خوانده. می شود دستورالعمل های تقسیم شبیه بوسیله «گزاره» ی چنانچه برای یک. پردازنده است چنانچه شرایطی (برقرار باشد)If True ، یک مجموعه از دستورالعمل ها اجرا می شود و چنانچه آن وضعیت (قرص نباشد)If False ، کلکسیون دستورالعمل دیگری به عمل گذارده. می شود بخاطر مثال دو بها حرفی با یکدیگر مقایسه می شود و اگر آن دو مقدار مقابل باشد، عملیات معینی ایفا. می شود حال اگر این دو قیمت نابرابر باشد، بایستی عملیات دیگری. اجرا شود چنین دستورالعمل های انشعابی به شدت در پایپ لاین مرسوم بوده و ممکن است حداکثر ۲۰ درصد تمامی دستورالعمل ها.

را دربرگیرد این دستورالعمل های تقسیم تو صریح ممکن است چندان قضیه ی مهمی بوسیله نظر نرسد، ولی در عمل چالشی بر قانون راه عملکرد استوار یک. پردازنده است از آنجایی که پردازنده تو هر مقطع زمانی ممکن است در حال اجرای ۱۰ خواه ۲۰ دستورالعمل بوسیله نعوظ هم زمان باشد، دانستن اینکه چه دستورالعمل هایی باید بوسیله ادا درآید، حائز. وقار است پنج سیکل کلاک برای شناسایی یک دستورالعمل انشعاب لازم است و ده سیکل کلاک دیگر باید هنگام شود تا مشخص گردد، آیا شرایط تک نظر انشعاب مستحکم هست. یا نیست تو این بازه ی زمانی، پردازنده ممکن است پردازش شهر ها دستورالعمل اضافی را بدون آنکه تا اینکه بداند دستورالعمل (های درستی از نظر سازگاری) با انشعاب برای ایفا تفویض شده اند،. 

آغاز یواش برای قدرت بر این مشکل، تمامی پردازنده های رده رفعت از تکنیکی با نام Speculation کاربرد. می کنند با این عادت پردازنده با برخورداری از واحدی بوسیله نام پیش بینی گر انشعاب دستورالعمل های انشعاب را تعقیب می یواش و ظن می زند که آیا تقسیم معین اختیار خواهد شد. یا نه چنانچه این پیش بینی جماز از آب در بیاید، پردازنده از قبل، اجرای دستورالعمل های پس آیند سازگاری را آغاز می کند و عملکرد تسریع می شود و بهبود. می یابد ولی چنانچه پیش بینی نادرست باشد، پردازنده روند ادا را متوقف می کند، تمامی دستورالعمل های نادرستی که اجرای آن ها آغاز شده حذف می شود و مراحل عمل از آخرین نقطه ی درست، از قاعده محزون.

می شود طرح کلی معماری هسته ی Zen 2 و جایگاه پیش  بینی (گر شاخه) بلوک سبزرنگ

درون آن پیش بینی گرهای انشعاب به نوعی پایه ای ترین اشکال تدریس ماشین هستند؛ چرا که پیش بینی گر رفتار شاخه ها را با جریان یافتن دستورالعمل ها در آن پیش بینی. می بطی ء اگر پیش بینی گر بوسیله دفعات زیاد پیش بینی غلط انجام دهد، به زودی رویکرد استوار را. خواهد آموخت دهه ها تحقیق در تک فنون پیش بینی انشعاب موجب شده است که در پردازنده های مدرن امروزی، داخل بیش از ۹۰ درصد موارد پیش بینی های درستی.  انجام شود تکنیک Speculation پردازنده را قادر به اجرای دستورالعمل هایی می نرم که به جای قرار گرفتن در صفوف اشفته داده، از قبل آماده ی پردازش است؛ درون عین حال پردازنده را در معرض آسیب های امنیتی همچنین راحتی. می دهد حفره ی امنیتی نامی Spectre حملات خود را از نحو پیش بینی گر شاخه و با نفوذی مبتنی پهلو Speculation تحمیل. می کند بنابراین برخی از گنجایش های این تکنیک باید بازبینی و بازطراحی شود تا از فایده دستورالعمل های غیر ایمن درون پایپ لاین و نشتی اطلاعات ذهن جلوگیری به عمل آید؛ تا اینکه چنانچه تأثیر کوچکی بر سطح.

عملکرد بگذارد معماری های مورد استفاده در پردازنده های مدرن، راهی دراز و پرفرازونشیب درون خلال دهه های گذشته. پیموده است ابداعات و طراحی های هوشمندانه منجر به گشایش عملکرد و بوسیله کارگیری بهتر اجزای ناپیدای سخت افزاری. می شود تراشه سازان در مورد جزئیات فناوری های به کاررفته در قضیه ساخت پردازنده بیش رمزآلود عمل می کنند و دانستن آنچه که دقیقاً تو یک پردازنده و تو خلال اجرای دستورالعمل ها اتفاق می افتد،. ناممکن است  با بود این اصول کار پردازنده های کامپیوتر و استانداردهایی که در قضیه اجرای محاسبات تو پردازنده ها تکریم می شود، نسبتا. بی پرده است ممکن است اینتل دست بوسیله اقدامی مخفیانه بخاطر گشایش عملکرد حافظه ی کش خویشتن بزند خواه AMD از یک واحد پیش بینی گر تقسیم پیشرفته با کارایی بهتر مصرف کند، اما در مجموع هر دو دست به اقدامات مشابهی.می زنند آشنایی با عناصر سازنده و اجزای یک:پردازندهمقالات مرتبط ترانزیستورهای تبار سپس نانوصفحات خواهند بودفناوری های ساخت خراش چگونه نام گذاری و تعریف

می شود؟ اکنون که با روش کار پردازنده ها آشنا شدیم، وقت آن است که وارد لایه های ژرف تر پردازنده شویم و با اجزا و بخش های تویی آن آشنایی بیشتری. ظاهر کنیم همان نعوظ که احتمالا می دانید، پردازنده ها و دیگر مدارات دیجیتالی مجتمع از اجزایی با نام ترانزیستور باریک. شده اند ساده ترین راه برای داشتن درکی از یک ترانزیستور تصور سوئیچی با سه پایه یا. پین است گیت قانون دان مایه ای الکترونیکی ممزوج از یک یا چند ترانزیستور است که عملیات منطقی را روی داده (های باینری مرکب از ۰) و ۱ انجام. می دهد زمانی که گیت باز باشد، امکان عبور قضیه الکتریسیته از درون ترانزیستور بود دارد و با بسته شدن گیت، جریانی عبور. نخواهد کرد ترانزیستور قائم به مانند مفتاح برق روی دیوار اجرا می کند، ولی بسیار کوچک تر و بسیار سریع زیرفون است و توانایی کنترل جریان را.

نیز دارد تو پردازنده های مدرن دو سنخ ترانزیستور اصلی به کار: می رود نوع pMOS و نوع nMOS که به اختصار بوسیله آن انواع p و n نیز گفته. می شود ترانزیستور nMOS با شارژ شدن گیت خواه تنظیم حالت High، امکان گذر روانی را فراهم می کند و ترانزیستور pMOS روند را در صورتی عبور می دهد که گیت دشارژ شده یا روی حالت low. انتظام شود با ترکیب این دو جنس ترانزیستور بوسیله طوری که یکی مکمل دیگری باشد، امکان ساخت گیت های قانون دان CMOS. وجود دارد درون این قسمت از مقاله قصد نداریم وارد جزئیات فنی و ظریف نحوه ی امر ترانزیستور.

ها شویم گیت منطقی یک وسیله ی میسر است که ورودی را دریافت کرده، عملیاتی را روی آن اجرا می کند و نتیجه را به نشانی خروجی بوسیله دست. می دهد برای مثال یک گیت AND خروجی خود را اگر و تنها اگر همه ورودی های گیت پیدا باشد، روشن. خواهد کرد یک گیت NOT (یا) وارونگر Inverter خروجی خود را در صورتی روشن می کند که ورودی. ساکت باشد با ترکیب این دو گیت، یک گیت NAND-یا NOT AND تشکیل می شود که اگر و تنها اگر هیچ یک از ورودی ها بی پرده نباشند، خروجی خود را روبرو می کند؛ البته گیت های  دیگری نظیر XOR ،NOR ،OR و XNOR نیز داخل مدارهای حساب دان یافت. می شود در ادامه خواهیم دید که چگونه دو نوع گیت رادیکال منطقی وارونگر و NAND با استفاده از ترانزیستور ها نقشه کشی.

می شود گیت های منطقی NAND و وارونگر ترکیبی از سیگنال های ورودی، خروجی، ترانزیستورها و البته اتصال

زمین است در گیت وارونگر، یک ترانزیستور جنس pMOS تو بالای گیت قرار می گیرد که به خطوط حامل توان متصل است و یک ترانزیستور nMOS در پایین گیت نقش اتصال زمین را بازی. می نرم ترانزیستور های pMOS را روی نقشه مدار با موسسه ی کوچکی که به گیت خود متصل است، مدال داده شده و ترانزیستورهای nMOS عزب به لباس یک بسرنوشت شوم دچار کردن خط کوچک عمودی تقریر. می شود از آن رو که ترانزیستورهای pMOS با باثبات بودن ورودی، قضیه را عبور می دهند و ترانزیستورهای nMOS در عارض شارژ ورودی اقدام بوسیله تربیت جریان می کنند، می توان شهود که سیگنال (در) Out خروجی گیت متصل نقیض سیگنال (تو) In.

ورودی است در گیت NAND چهار ترانزیستور مختلف بود دارد و امکان تغذیه با دو ورودی. فراهم است مادامی که دست کمینه یکی از ورودی ها معقول باشد، خروجی گیت. محسوس است یکدلی ترانزیستور ها در قالب شبکه های ساده نظیر گیت های یادشده، همان فرآیندی است که برای طراحی گیت های قانون دان زیاد تیره و مدارات تعبیه شده در یک پردازنده، مورد مصرف ی مهندسان تراشه ساز صبر.

می گیرد با بلوک های ساختاری بوسیله سادگی گیت های منطقی، داشتن درکی از نحوه ی ترکیب و تبدیل آن ها به یک تراشه محاسبه گر پیشرفته شاید ابدار بوسیله. نظر برسد فرایند طراحی این طور خراش هایی در برگیرنده ی اختلاط گیت های متعدد برای ساخت مداری کوچک است که توانایی ایفا یک اجرا محاسباتی ساده. را دارد پس از آن تعداد زیادی از این مدار های کوچک ترکیب می شود تا ساختاری برای ادا یک ادا پیچیده تر به. دست آید فرایند ترکیب اجزای مجزا ی سهل نمدار نظیر انواع گیت های منطقی و اختلاط آن ها برای دستیابی به یک طراحی عملیاتی و در نهایت مدار مجتمعی که قادر به اجرای محاسبات مبهم با سرعت بسیار فوقانی باشد، دقیقا همان شیوه ای است که امروزه تو تاسیس پردازنده های مدرن. استعمال دارد یک خراش ی امروزی ساختاری مختلط از مدارهای منطقی بی شمار است که میلیاردها ترانزیستور را داخل خویشتن جای.

می دهد در اینجا یک مثال ساده باعث درک بهتری از بحث. می شود می خواهیم روش حکم مدار جمع کننده ی یک بیتی را. ممارست کنیم این مدار ۳ مقدار ورودی را دریافت می یواش که دربرگیرنده بها A، مقدار B و-سیگنال Carry In است و دو خروجی شامل مقدار Sum و-سیگنال Carry Out به دست. می دهد داخل طراحی بنیاد از ۵ گیت حساب دان استفاده. می شود این گیت ها با یکدیگر لینک می شوند تا جمع کننده ای با هر اندازه ی. دلخواه بسازند درون طراحی های مدرن پردازنده، اگرچه این فرایند با بهینه سازی برخی از مدارهای حساب دان و سیگنال های حامل داده، پیشرفت های یدکی به خویشتن دیده؛ اما اصول کار همچنان.

مستوی است طرحی از یک مدار منطقی جمع کننده ی

یک بیتی خروجی Sum تو صورتی روشن می شود که یکی A از مقادیر A خواه B و نه هر دو علنی باشد-یا سیگنال Carry In وجود A داشته و مقادیر A و B هر دو روشن خواه. هر دو-باثبات باشد سیگنال Carry Out. قدری مرموز خیس است این سیگنال وقتی A کوشا می شود که A و B هر دو تو یک زمان-برملا شود یا سیگنال Carry In موجود باشد A و یکی از دو. بها A یا B روشن باشد برای پیوند چند جمع کننده ی یک بیتی بخاطر ساخت یک جمع کننده با-پهنای بیشتر، فقط باید سیگنال Carry Out-بیت قبلی را به سیگنال. Carry In بیت ساری همواره کرد هرچه مدارها پیچیده نمدار باشد، ازدحام گیت های کوچک منطقی بیشتر می شود؛ اما آنچه گفته شد، سهل ترین رویه. برای جمع بسته شدن دو عدد است تو پردازنده های مدرن از مدارهای جمع کننده ی مرموز تری استفاده می شود و بررسی چنین مدارهایی از. بردباری ی این مقاله بیرون است پردازنده ها علاوه پهلو مدارهای جمع کننده، شامل ی واحدهایی برای اجرا ارتکاب تقسیم، خدشه و نسخه های.

عدد صحیح تمامی این اعمال حسابی است ترکیب رشته ای از گیت ها مشابه آنچه گفته شد، برای ایفا پاره ای از عملیات ها روی مقادیر ورودی با. نام منطق ترکیبی شناخته می شود با این حال، این نوع منطق تنها شیوه ی. شناخته شده تو دنیای کامپیوترها نیست اگر نتوان داده ها را ذخیره کرده خواه وضعیت هر پارامتری را پیگیری کرد، استفاده از این. قانون چندان اسلوب گشا نخواهد بود برای اینکه امکان ذخیره سازی داده ها وجود داشته باشد،. از منطق ترتیبی استفاده می شود منطق ترتیبی با یکدلی دقیق وارونگر ها و سایر گیت های حساب دان به نحوی ایفا می پذیرد که خروجی های هر گیت بازخوردی. به ورودی آن ها ارائه دهد از این حلقه های بازخورد بخاطر ذخیره کردن یک بیت داده استفاده می شود و با نام رم. استاتیک خواه SRAM شناخته می شوند عبارت رم استاتیک در مقابل رم دینامیک در ذهن های DRAM قرار می گیرد؛ چرا که تو جنس استاتیک، داده های داخل حال پس انداز همواره بوسیله طور یمین به.

ولتاژ مثبت خواه زمین متصل هستند روش استاندارد بخاطر پیاده سازی یک بیت واحد SRAM استفاده از ۶ ترانزیستوری است که. در لباس زیر ترسیم شده است سیگنال بالایی WL که مخفف عبارت Word Line است، آدرس بوده و زمانی که اعمال شود، داده ی ذخیره شده در این سلول یک بیتی به Bit Line که با حرف. BL مشخص شده، ارسال می شود خروجی BLB یا Bit Line Bar درست ارزش. وارون شده ی Bit Line است دو جنس ترانزیستور را در این مدار می نبوغ معارفه کرد و دریافت که ترانزیستورهای M3 و M1 و در سوی دیگر M4 و M2 تشکیل.

یک گیت وارونگر را داده اند طرحی از یک مدار منطقی SRAM

برای ذخیره سازی یک بیت داده SRAM همان عنصری است که از آن بخاطر ساخت حافظه های کشِ فوق سریع و ثبات. های درون پردازنده استفاده می شود این عنصر اگرچه متجاوز پایدار است، ولی برای نگه داری یک بیت داده نیاز بوسیله ۶ تا ۸ ترانزیستور دارد؛ بنابراین تاسیس چنین مداری از دیدگاه هزینه، ابهام و فضای موجود در خراش تو مقایسه با. DRAM بسیار گران تمام می شود ذهن های رم دینامیک، داخل نقطه ی مقابل، به جای کاربرد از گیت های منطقی و ترانزیستورها برای ذخیره ی داده، از خازن های بسیار ریز مصرف می کنند؛ این حافظه ها را دینامیک می نامیم چرا که خازن مستقیم به جریان برق یا زمین متصل زدودن و امکان تغییر ولتاژ. آن به رخساره دینامیک وجود دارد تو این ذهن ها عزب یک ترانزیستور واحد وجود دارد که از آن برای دسترسی به داده ی پس انداز.

شده داخل خازن استفاده می شود مدار حافظه ی DRAM شامل یک ترانزیستور و یک خزانه دار

برای ذخیره سازی یک بیت داده از آنجایی که ذهن ی DRAM به ازای هر بیت داده تنها به یک ترانزیستور واحد حاجت دارد و مدل سازی آن بسیار مقیاس پذیر است، امکان تاسیس حافظه های زیاد چگال و ارزان. ارج از این سنخ وجود دارد یکی از اشکالات رم دینامیک این است که ظرفیت شارژ خازن آنقدر کم است که به طور. دائم باید از ابتکاری شارژ شود به همین دلیل است که وقتی کامپیوتر خویشتن را باثبات می کنید، تمامی خزانه دار ها تهی سازی می شود و هر آنچه در این حافظه. بارگذاری شده، از دست می رود ترکیبی از مدارهای کوچک شکل فوق در سطر و استوانه های پرشمار ساختار حافظه ی.

DRAM سیستم را لباس می دهد همکاری هایی شبیه اینتل، AMD و انویدیا طرحی باریک بین از نحوه ی کار پردازنده های خود عرضه نمی کنند، بنابراین نمایش دیاگرامی تمام از مدار های منطقی یک پردازنده ی مدرن ناممکن است؛ با وجود این، مثالی که از یک مدار جمع کننده ی ساده خورده شد، می تواند فرض مناسبی از نحوه ی حکم یک پردازنده و چگونگی تجزیه ی آن بوسیله گیت های منطقی، عناصر  ذخیره سازی.

و تو نهایت ترانزیستورها ایجاد بطی ء اینک که با گونه فرمان و طرز پیدایش بعضی از اجزای اساسی پردازنده ها آشنا شدیم، باید دریابیم که چگونه همه ی اجزا بوسیله یکدیگر همواره. و با یکدیگر همگام می شوند همه اجزای کلیدی یک پردازنده به عاملی با. نام سیگنال کلاک متصل می شوند این سیگنال در بازه های از پیش مدح شده با نام فرکانس، بین دو حد. رفعت و پایین لرز می کند سیگنال کلاک توسط (قطعه ای) با نام مولد سیگنال Signal Generator که یک لرزه. ساز الکترونیکی است، تولید می شود رعشه ساز متشکل از برد مدارات پیزوالکتریک. از نوع کوارتز یا سرامیک است این مولد، سیگنالی با زمانبندی دقیق برای همگام سازی عملکرد مدارهای منطقی. مختلف داخل تراشه تولید می بطی ء زاینده سیگنال سینوسی را داخل ورودی دریافت کرده و طی مراحلی آن را دگرگونی بوسیله یک موج مربعی ساده ی متقارن خواه موج پیچیده تری می.

بطی ء و تحویل تراشه می دهد سیگنال کلاک ایده آل یک پردازنده ی کامپیوتری که به شکل یک موج (مربعی) تکرار شونده بین دو 

مقدار ولتاژ اوج و پایین است اجزای منطقی پردازنده همگام با رفعت و فرود سیگنال (دریافتی،) مقادیر را تحول و جایگزین سوییچ کرده. و محاسبات را عمل می کنند با همگام کردن تمامی اجزا با یکدیگر می توان اطمینان یافت که داده ها متصل با زمان بندی مناسبی تحویل و گرفتن می شود، به طوری که هیچ خللی.

درون کار پردازنده پدید نمی آید خوانندگان این مقاله مقدور است با مفهوم اورکلاکینگ آشنا باشند که در آن کلاک پردازنده به نعوظ دستی یا از طریق متدهای کند افزاری اضافه می یابد. تا سطح عملکرد تراش بهبود یابد این بهبود سطح عملکرد ناشی از تسریع فرایند سوئیچ ترانزیستور ها و مدار های حساب دان با سرعتی بیشتر از آن چیزی است که. در طراحی پیش بینی شده است از آنجایی که در هر ثانیه سیکل های کلاک بیشتری پیموده می شود، حکم بیشتری زیبنده ادا است و پردازنده کارایی بالاتری دارد؛ هرچند این افزایش سطح. عملکرد نقطه ی بیشینه ای دارد تناوب خواه سرعت کلاک پردازنده های/مدرن حرفی بین ۳ تا ۴ ۵ گیگاهرتز است و در طول یک دهه گذشته این رقم. دگرگونی چندانی بوسیله خویشتن ندیده است قائم همچون یک زنجیر فلزی که استحکام آن برابر با تحکیم ضعیف ترین باشگاه است، حداکثر سرعت کلاک عملیاتی یک پردازنده را. کندترین بخش آن معلوم می کند هر حصه واحد پردازنده با پایان کشف کردن یک سیکل کلاک بایستی عملیات. مقرر را بوسیله اتمام رسانده باشد اگر داخل این بازه ی زمانی اندکی از پردازنده قادر به تکمیل عملیات در حال ارتکاب نباشد، فرکانس کلاک برای آن پردازنده بیشتر از ظرفیت آن بوده و خراش در. این شرایط از کار بازخواهد ایستاد طراحان این (کندترین پاره) تراشه را مسیر دست پاچه Critical Path می نامند و این بخش گلچین کننده. ی حداکثر تناوب یک پردازنده است تجاوز از یک تناوب مشهود انگیزه می شود، ترانزیستور ها با سرعت کافی سوئیچ نشوند و اختلال در قضیه فرمان یا.

تولید خروجی های نادرست آغاز شود فرایند سوئیچ ترانزیستورها را می استعداد با افزایش ولتاژ تغذیه پردازنده تا حد معینی افزایش داد و افزایش بیش از اندازه ولتاژ خود. مقدور است عامل خلق اختلال باشد از سویی، افزایش بیش از اندازه ولتاژ خطر.  سوختن پردازنده را در اثر دارد با افزودن هر یک از دو عامل فرکانس یا ولتاژِ یک پردازنده گرمای بیشتری تولید می شود. و قابلیت مصرفی افزایش می یابد علت این است که (نبوغ پردازنده) مستقیماً سزاوار سرزنش با فرکانس سرعت. کلاک و مجذور ولتاژ تغذیه است برای تعیین استعداد مصرفی یک پردازنده، معمولاً هر ترانزیستور را به مثابه ی یک خازن کوچک تصور می کنیم که هنگام تغییر.

مقادیر، باید شارژ خواه دشارژ شود تحویل قابلیت پایدار به پردازنده گاه آنقدر مهم است که نیمی از پین های فیزیکی روی تراشه، تنها برای تأمین قابلیت مصرفی تک استفاده قرار می گیرد یا نقش. یکدلی زمین را انجام می کند بعضی تراشه ها ممکن است نفس بارگذاری کامل بسیار از ۱۵۰ آمپر جریان بکشند و هر میلی آمپر از این جریان باید با. دقت و ظرافت یدکی مدیریت شود در اقرار حس حجم توان مصرفی خراش همین کفایت که هر پردازنده در واحد سطح میزان گرمایی بیشتر از یک.

راکتور هسته ای تولید می کند سیگنال کلاک در پردازنده های مدرن رقمی در حدود ۳۰ تا ۴۰ درصد مجموع توان مصرفی تراشه را بوسیله خود خاص می دهد؛ چرا که این تولید و حفظ و روزی برداری از این سیگنال بسیار پیچیده است و باید جزء های. مختلف یدکی را به کار اندازد برای نفع جویی داخل کاربرد انرژی، در طراحی هایی با بهره وری بلندی اجزایی از تراش که در. حال استعمال نیست، تسکین می شود این فقره با خاموش کردن (سیگنال کلاسیک) در ورودی آن جزء Signal (Gating یا) حد دسترسی به.

نبوغ Power Gating عملیاتی می شود سیگنال کلاک چالش دیگری داخل مدل سازی. پردازنده همچنین به وهله می آورد با اضافه مداوم فرکانس کلاک پردازنده ها، موانع ناشی. از قوانین فیزیک بیشتر می شود چنانچه می توانستیم سیگنال کلاک را بوسیله یک سر تراشه متصل کنیم، در آن واحد سیگنال از سمت دیگر خارج می شد و فرصتی بخاطر. همگام سازی اجزا پدید نمی آمد برای همگام سازی تمام اجزای تراشه، سیگنال کلاک H-با استعمال از ساختاری به معروفیت H. Tree تو بکلی خراش توزیع می شود این ساختار وجهه می کند که تمامی نقاط انتهایی،.

فاصله H-ی برابری از مرکز داشته باشند ساختار H Tree برای 

حفظ و توزیع سیگنال کلاک در سطح پردازنده شاید طراحی تک به تک ترانزیستورها، سیگنال کلاک و اتصال توان داخل یک تراشه طرز کار بسیار مرموز و ملال آور به. نظر برسد و درون حقیقت هم همینطور است انبازی هایی مانند اینتل، کوالکام و AMD هزاران مهراز طراح خراش دارند، اما حتی بخاطر آن ها بی قراری طراحی. تمامی جنبه های عملی یک تراشه ناممکن است این شرکت ها برای طراحی پردازنده های خویشتن با آن گستردگی عظیم، از ابزارهای مختلف تیره ای استفاده می کنند تا طراحی ها و شماتیک های مدار. مورد دید را برای آن ها خلق کنند این ابزارها شرح سطح بالایی از آنچه که هر یک از اجزای تراشه باید انجام دهد قبض می کنند و در نهایت بهینه ترین پیکربندی سخت افزاری را برای برآورده کردن الزامات و. سطح عملکرد مورد دید بوسیله مشت می دهند تراشه سازان به سمت تکنیک جدیدی. به نام High Level Synthesis میل یافته اند این تکنیک به ترقی دهندگان دستور خواهد داد تا سطح عملکرد مورد نظر خود را در قالب کدهایی اعتراف کنند و سپس کامپیوترها نحوه ی دستیابی بهینه به سخت افزار تک رویت را می. سنجند و در اختیار مهندسان استراحت می دهند تراشه سازان تکاپو می کنند عیوب تراشه را در مرحله بررسی و اعتبارسنجی طراحی ها، پیش از فرود امدن به خط تولید برطرف کنند؛ اگر عیوب به

تراشه فیزیکی نقل مکان شود، دیگر قابل رفع نیستند منیع همان طور که برنامه نویسان برنامه های کامپیوتری را از شیوه کد ها تعریف می کنند، طراحان هم می توانند باطراوت افزار. را از سر کد تحسین و معارفه کنند زبان های برنامه نویسی به مانند Verilog و VHDL توسعه یافته است که بوسیله طراحان پر اب ادوات اجازه می دهد، سطوح عملکرد مدارهای منطقی در حال پیدایش را. بوسیله زبانی قابل فهم برای ماشین بیان کنند در وهله ی بعد مثل سازی، وارسی و اعتبارسنجی این طراحی ها انجام می پذیرد و اگر همه چیز مورد تأیید باشد، امکان سنتز و هم گذاری ترانزیستورهای خاص. برای ساختن مدارات تک نظر فراهم می شود سیلان مطالعه و اعتبارسنجی شاید به پیمانه ی مدل سازی یک هسته یا قطعه ی کش جدید درخور توجه بوسیله رویت نرسد، ولی. به محاسبه حساب دان از اهمیت بیشتری برخوردار است به ازای هر مهراز نقشه کشی که یک مشارکت استخدام می کند، امکان پذیر است پنج مهندس بررسی.

گر یا تا اینکه بیشتر از آن استخدام شود مطالعه و اعتبارسنجی یک نقشه کشی جدید معمولاً زمان و هزینه ی بیشتری در مقایسه. با پیدایش خراش ی فیزیکی واقعی می برد شرکت ها زمان و پول زیادی را صرف مطالعه و اعتبارسنجی طراحی ها می کنند؛ چرا که به ذهنی آنکه تراشه ای بوسیله جنین تولید رسید، دیگر. فرصتی برای رفع عیوب احتمالی آن حیات ندارد ایراد های درنگ افزاری با انتشار وصله ها متناسب رفع است، ولی برای رفع. ایراد های پر اب افزاری غالباً راهکاری حیات ندارد برای مثال اینتل تو واحد تقسیم اعشاری فداکار از پردازنده های پنتیوم خویشتن باگی دارد که تا به امروز دو.

میلیارد دلار خرج روی مشت شان گذاشته است از دیدگاهی فراتر، تصور ساخت یک تراشه ی متجاوز پیچیده با میلیاردها ترانزیستور و آنچه که همگی آن ها داخل کنار تیمار. ارتکاب می دهند، زیاد ابکی جلوه می بطی ء با بود این اگر براساس دانسته هایی که از این مقاله به مشت آوردیم، هر پردازنده را مجموعه ای از اجزای میسر تر تصور کنیم که هر یک وظیفه ای با پیچیدگی کم را انجام. می دهد، محلول مسئله آسان زیرفون می شود ترانزیستورها گیت های حساب دان را می سازند، ترکیبی از گیت های منطقی باعث تشکیل واحدهای عملیاتی می شود که هر یک مواجب ی خاصی را اجرا می کنند و در نهایت این واحدهای عملیاتی بوسیله یکدیگر می پیوندند تا معماری های دستورالعملی را که در این مقاله درون.

مورد آن ها گفتگو کردیم، پیاده سازی کنند تو سرنوشت دوم مقاله در مورد روش های ساخت فیزیکی تراشه های پردازنده و فناوری های ساخت آن ها گپ خواهیم کرد و با خط مشی های کنونی و آینده ی.

توسعه ی معماری های کامپیوتری آشنا خواهیم شد مشخصات فنی کامل، قیمت پردازنده داخل فروشگاه های اینترنتی و مقایسه ی طولانی انواع CPU را  در بخش محصولات مشاهده کنید؛انواع CPU اینتل از جمله سری Core i3، Core i5 و (Core) i7 و پردازنده های مرکزی AMD رایزن Ryzen. برای مقایسه و خرید درون:دسترس کاربران است دخول به پاره پردازندهبیشتر بخوانید کارت گرافیک جی فورس RTX 3080 Ti احتمالا حداکثر ۲۳ ترافلاپس نبوغ محاسباتی خواهد داشتهوش قلابی فرایند نقاشی هنرمندان مبصر را شبیه سازی می کندفهرست محصولات Ampere منتشر شد؛ عرضه پردازنده های ۱۲۸ هسته ای داخل فصل چهارم ۲۰۲۰ریلمی X3 با ۱۲ گیگابایت ذهن رم درون بنچمارک GeekBench مشاهده شدپخش زنده [رونمایی آنلاین]