processor Hart van de computer

Hoe werkt een processor Transistors Je kan optellen door verschillende schakelingen te koppelen. Maar 1 bit optellen Oplossing: combineren De meeste transistors in de caches een processor bestaat uit een microchip en daarop zitten heel veel transistors. Al snel een miljard. Met transistors kan je schakelingen maken en als je schakelingen koppelt kan je optellers maken. Hiernaast staat een voorbeeld. Het probleem: je kan maar een bit optellen. De oplossing door deze te combineren kan je grotere getallen optellen. Tientallen duizendtallen miljarden triljoenen en ga zo maar verder. de meeste transistors zitten echter in de caches: het extreem snelle geheugen op de processor zelf.

Hoe werkt een processor PC klok besturingseenheid Rekenkundige en logische eenheid IR R1 R2 R3 Een processor is eigenlijk een hele snelle rekenmachine. Het heeft verschillende onderdelen zoals de besturingseenheid dat beslist welke taken worden uitgevoerd. De Rekenkundige en logische eenheid rekent met getallen uit een van de registers. Registers zijn kleine geheugens van 32 of 64 bits. Een klok geeft aan wanneer begonnen moet worden aan een nieuwe taak. De program counter houdt bij welke taak nu aan de beurt en hoe ver een taak is. Maar wat gebeurt er in de praktijk? Dit is een simpele versie van een proces. We gaan hier 2 getallen optellen De klok geeft het signaal voor een nieuwe taak. De besturingseenheid krijgt een nieuwe taak en laad deze in het instructie register of IR. Het besturingseenheid geeft aan dat het eerste cijfers moeten worden geladen in register R1. de klok geeft aan dat de klokslag voorbij is. De program counter houdt bij welke slag we zijn. Nu gebeurt het zelfde maar nu wordt het tweede getal geladen in register R2. volgende slag, R1 en R2 worden opgeteld in het rekenkundige en logische eenheid en het resultaat word opgeslagen in register R3. R3 wordt dan naar het interne geheugen gestuurd in de volgende klokslag.

cache Snel maar klein niet uitbreidbaar Computer versnellen Veel sneller dan RAM Veel gebruikte bestanden staan hier op Cache geheugen is heel snel. Namelijk veel sneller dan RAM en al helemaal sneller dan de hard schijf. Het is zo snel omdat het niet via een bus naar de processor gestuurd hoeft te worden. Alleen het is heel klein. Meestal maar een paar kilobytes. Het is niet uitbreidbaar. Dus als je het wilt vergroten moet je een nieuwe processor kopen. Waarvoor dient cache? Het is om je computer te versnellen. Hoewel het erg klein is heeft het een grote impact op de snelheid. Vaak wordt ook gezegd dat als je een nieuwe computer wilt kopen dat je meer moet letten op het cache dan op de kloksnelheid. Het versnelt je computer omdat het op dezelfde kloksnelheid draait als de processor. Het RAM is veel trager het duurt soms wel tientallen klokcycli om bij een bestand te komen. Als je dan veelgebruikte bestanden op het cache geheugen zet wordt je computer veel sneller

Processoren versnellen Coprocessor Gekoppelde processor Parallelle processoren Overklokken Een processor kan maar een taak tegelijk uitvoeren. Door om en om taken uit te voeren, kunnen processen tegelijk uit gevoerd worden. Maar dit gaat natuurlijk minder snel. Er zijn verschillende oplossingen: Een extra processor die de hoofdprocessor helpt. Dit is een aparte chip die bepaalde taken uitvoert zoals grafische processen of met getallen werkt. Een andere oplossing is verschillende bestuurseenheden en rekeneenheden. Hierdoor kunnen verschillende processen worden uitgevoerd. Alleen is er maar een cache. De beste oplossing is het plaatsen van meerdere processors op een chip. Een zo’n processor noemen ze een core. Veel nieuwe processors hebben meerdere cores. Dit zijn er dan 2, 3, 4, en soms zelfs zes. Wat nu kan is dat ingesteld wordt dat de ene core zich met de ene taak bezig houd en de andere met een andere taak. Elke core heeft zijn eigen cache. Sommige processoren hebben ook een gezamenlijk cache. Met overklokken kun je computer versnellen zonder een nieuwe processor te kopen. Je installeert een speciaal programma dat de kloksnelheid verhoogt. Zo kunnen taken sneller achterelkaar uitgevoerd worden, maar hierdoor ontstaat wel extra warmte en dus kan de processor oververhit raken. De levenstijd van de processor word wel korter.

Processor in de computer Een processor wordt gemaakt van een plaat silicium. Dat is het zelfde materiaal waar zand, zonnepanelen van gemaakt zijn. Op dat plaatje worden componenten geplaatst dat ziet er dan uit als een ronde plaat met daarop meerdere processoren. Die worden dan in delen gesneden en op een printplaat geplaatst. Daar overheen komt een beschermende kap met daarop het model type. Zo zie een processor alleen niet in een computer. Een processor produceert namelijk heel veel hitte. Die hitte moet weg kunnen gevoerd. Dit gebeurt door koeling. Er zijn 3 soorten koeling. Passieve koeling, actieve koeling en waterkoeling. Passieve koeling heeft geen bewegende onderdelen maar door een erg groot oppervlak word de warmte aan de lucht afgegeven. Deze vorm van koeling is erg goedkoop en maakt geen geluid. Alleen het voert relatief weinig warmte af. Actieve koeling is koeling door een ventilator die de warme lucht wegblaast. Het is duurder dan passieve koeling, maar het koelt beter vooral in combinatie met passieve koeling. Dit wordt het meest gebruikt in een pc. Waterkoeling is koeling waarbij water langs de processor stroomt en opwarmt, dit wordt dan met een buis naar een koeler gestuurd waar het door passieve koeling en of actieve koeling wordt afgekoeld. Dit wordt dan terug naar de processor gestuurd. De koeling is optimaal maar dit is wel erg duur en wordt alleen in dure computers geplaatst zoals game computers