Большинство курсов по программированию основываются на быстром старте. Где на первом уроке уже предлагается написать первую программу, что то вроде “Hello, world!”. Которая оказывается набором эльфийских слов для начинающего программиста. И, к сожалению, остается таковым для большинства. Дело в том, что отсутствует понимания того, что происходит.
Как текст на английском языке становится понятным для нашего ПК, гаджета, МК?
Ну а у кого-то и такого вопроса не возникает, потому что нет понимания того, что такое вычислительная система (в частности ПК, гаджет, или Мк). Давайте немного развеем пелену и приблизимся к понимаю того, что же такое ЭВМ в целом.
Для начала немного определений.
Вычисли́тельная маши́на, счётная маши́на — механизм, электромеханическое или электронное устройство, предназначенное для автоматического выполнения математических операций.
Прародителями наших ПК были именно калькуляторы, как это не иронично. Но тогда они назывались гордо, вычислительными машинами. Некоторых из них были механическими, какие, появившиеся позже стали работать на электричестве. Но всех их объединяло одно, они могли считать числа. Выполнять арифметические операции над ними. В дальнейшем с той же целью стали разрабатывать и компьютеры.
Процессоры Intel. Откуда такие названия?
Первые из них вовсе не были персональными, а очень дорогими и огромными ЭВМ, которые даже не каждая компания могла себе позволить. Со временем ситуация изменилась. Но не принцип.
Процессор нашего ПК по прежнему продолжает считать. В состав каждого процессора входит несколько основных блоков.
Набор регистров — это специфическая память, характерная именно для процессоров, отличается от остальной крайне высоким быстродействием.
Арифметико-логическое устройство (АЛУ) — устройство, часть процессора, предназначенная для выполнения арифметических и логических операций. Например, оно может сложить два числа. Или выполнить логическое “И” между ними, но об этом мы поговорим когда будем обсуждать мат. Логику.
Устройство управления (УУ) — это то, что определяет логику работы нашего процессора. Если АЛУ может вычислить что-то, то УУ говорить ему, что нужно вычислить.
Во всех современных процессорах существует еще много всего интересного, например кэш, но об этом мы поговорим, когда затронем архитектуру более серьезно.
А теперь самое сложное и важное. Как эльфийские магические руны, превращаются в понятный для железа язык? Для начала поймем, что же является для “железа” понятным языком? Многие слышали о каких-то там байтах и битах. 0-лях и 1-цах.
Введем понятия байта и бита.
Бит — единица измерения количества информации.
Байт = 8 бит.
Думали будет сложно? Вы правы. Дело в том, что дать понятия определению количества информации очень сложно и в каждой области оно может немного меняться. В информатики, может зайти речь о знании и не знании, о том, что текст может нести полезную информацию, а может не нести. В электронике, бит может быть интерпретирован как Uпитания, появившийся на выходе или хранящийся в ячейке памяти.
Что значат буквы в названии процессоров?
Так вот. Любая ЭВМ способна понимать и манипулировать лишь напряжением. Есть напряжение — это 1-ца. Нету, значит 0. Именно так все и кодируется. Внезапный переход от программирования в текстовом редакторе к электронике, но он очень важен.
В программировании, на мой взгляд, можно считать бит — единицей информации, которая сообщает нам что то, говорит о событии или о каком-то конкретном значении. Все числа в итоге кодируются с помощью бит в двоичной системе и могут быть представлены человеку как в двоичном виде, так и в десятичном, не редко используется 16-типичная форма записи (HEX). Связанно это с удобством представления байта в HEX. Байт как правило является не делимой величиной, компьютер не способен работать с объемом данных менее одного байта.
Еще вам стоит знать о двоичном представлении числа, но информации о двоичной и иных системах в интернете очень много, и проблем изучить самостоятельно не возникнет. Излагать его здесь будет не лучшей идеей, поскольку он сильно нагрузит конкретную статью, более конкретно мы его заденем когда поговорим о типах данных.
Для примера продемонстрирую представление числа 8
0b00001000(BIN) = 8(DEC) = 8(HEX)
HEX — 16-ричная
DEC — десятичная (наша, человеческая)
BIN — бинарная или двоичная
Стоит понимать, что независимо от системы, числа можно складывать, умножать, вычитать и делить. А так-же выполнять иные операции.
Я понял, что у нас образовался пробел. Вам сложно понять, как это хранится. Давайте представим, что память, будь то оперативная или регистровая, о которой мы говори ранее. Это такая микросхема, которая может поддерживать нужное напряжение, максимальное (U питания) или минимальное, 0. В зависимости от того, что ей было сказано делать. Которые позже интерпретируются как биты, а группы по 8 таких микросхем, лучше сказать структур, образуют ячейки в 1 байт памяти. Такие ячейки могут быть сгруппированы в большие интегральные схемы. (интегральные, это те, которые объединены в одном корпусе)
Сложна. Согласен. Но не стоит бояться, в следующих статьях мы будем рассматривать это по кусочкам, и более подробно, а пока что то что мы имеем, вполне достаточно, что бы перейти к компиляции.
И так, существует два варианта сделать так, что бы наш код на эльфийском был выполнен компьютером. Компилировать или интерпретировать.
«Пример кода на языке С++»
Компиляция — это процесс преобразования кода (эльфийских рун) в понятный компьютеру, машинный код. Машинный код, это и есть последовательность тех самых битов, объединенных в байты. Процесс компиляции крайне сложен, для высокоуровневых языков и включает себя множество этапов. Но если взглянуть в общем, то мы получаем постоянные преобразования и проверки правильности.
Сначала наш код будет проверен, преобразован в специальные таблицы, которые будут представлением того же кода, но более структурированным и подготовленным к преобразованию в ассемблерный код. Далее на их основе будет получен код на языке ассемблера, о котором мы говорили в первой вводной статье по программированию, а позже он преобразовывается в машинный код.
Интерпретация — этот вид выполнения кода не требует компиляции и имеет свои плюсы и минусы. Его суть схожа, но как правило команды кода, который интерпретируется выполняются не самим процессором, а специальной программой интерпретатором. Python является языком программирования, который способен интерпретироваться.
Но сегодня нам интересна именно компиляция. И так, мы выяснили что наш код превратится в машинные команды. Но что это такое?
Машинная команда представляет собой закодированное по определенным правилам указание процессору на выполнение некоторой операции или действия.
То есть это инструкция для того самого устройства управления, о котором мы говорили ранее.
Получая ее, УУ определяет что идет следом, это может быть другая инструкция или данные для этой инструкции. Возможно, ему поступила команда на сложения двух чисел и следом за ней идут два значения для сложения. Тогда УУ отправит их АЛУ, и сообщит о том, что их нужно сложить. Примерно так все и работает.
Стоит так же понимать, что набор инструкций у каждого процессора свой, именно поэтому, как я уже говорил в прошлой статье существует множество ассемблеров. Но вы скажете, С++ ведь един для всех. Если вы вспомните, что прочти пару минут назад про компиляцию, то заметите что после получения специальных таблиц, происходит преобразования их в ассемблерный код. Именно в этот момент, все еще универсальные данные, которые изменили свое представление в удобное для нашего компилятора, можно преобразовать в необходимый ассемблер, для AMD или Intel, а может быть AVR или STM, ARM и прочие.
Именно в этом суть высокоуровневого программирования, о котором более подробно мы поговорим, наверное, в следующей статье. Затронем базовые конструкции С++. Разберем код первой программы, на языке C++.
Источник: dzen.ru
Вычислительные системы (ВС), компоненты которых могут распологаться на значительном расстоянии, называются … (Решение → 1041)
Библиотека Ирины Эланс, основана как общедоступная библиотека в интернете. Онлайн-библиотеке академических ресурсов от Ирины Эланс доверяют студенты со всей России.
Библиотека Ирины Эланс
Полное или частичное копирование материалов разрешается только с указанием активной ссылки на сайт:
Ирина Эланс открыла библиотеку в 2007 году.
Источник: student-files.ru
Что такое CPU в компьютере: анатомия вашего ПК простыми словами
CPU — это Central Processing Unit или «центральный блок обработки» ; если человеческим языком, то CPU — это центральный процессор какого-либо устройства. В любом современном вычислительном устройстве — смартфон, планшет, компьютер, телевизор, сервер и т. д. — есть свой центральный процессор, который несет ответственность за общую функциональность и правильную работоспособность устройства.
В широком понимани и C PU или процессор — это некий компонент небольших размеров какого-либо устройства, чьи функции заключаются в обработке логических и вычислительных операций, а также в управлении и контроле функциональности других компонентов устройства. Процессор — это мозг и сердце любого вычислительного устройства, поэтому считается самым важным компонентом всех вычислительных устройств.
Процессор — что это
Во всех устройствах разные процессоры, но если рассматривать компьютерный, т о в изуальн о п роцессор — это небольшой квадрат плоской формы со стороной около 5 см. С внутренней части процессора располага е тся множество коннекторов, при помощи которых он прикрепляется к материнской плате. От мощности CPU будет зависеть скорость обрабатывания инструкций и производительность других компонентов компьютера. К примеру, купив мощную видеокарту на свой компьютер, вы так и не увидите всю ее мощь из-за того , что у вашего компьютера слабый процессор.
Назначение процессора в компьютере
- получение данных и з оперативной памяти и выполнение с ними нужных операций;
- формирование сигналов и команд для управления внутренними компонентами или внешними устройствами, подключенными к компьютеру;
- временное хранение в собственной памяти информации по проделанным операциям или отданным командам;
- обработка запросов от внешних устройств или внутренних компонентов компьютера;
- и др.
Из чего состоит процессор
- Ядро процессора. Именно на него ложится основная масса всей функциональности процессора. Я дро занимается расшифровкой, чтением, выполнением и отправкой инструкции другим компонентам или, наоборот, от других компонентов. Ядро единовременно может исполнять только одну инструкцию, хоть и за сотые доли секунды. Поэтому если процессор компьютера состоит из одного ядра, то все команды компьютер будет выполнять последовательно и в порядке очереди. Сейчас редко когда встретишь одноядерные компьютеры, потому что они тяжело справляются с командами современного пользователя. Но вот процессор с 2, 3, 4 и более яд рами — это не редкость.
- Устройство для запоминания. У каждого процессора есть собственная небольшая память, которая ему нужна для работы. Память в процессоре состоит из двух частей: одна часть нужна для «запоминания» текущих операций, а другая часть памяти — это к э ш, в котором хранятся часто выполняемые инструкции. Обращаться в собственный к э ш будет быстрее, чем обращаться к оперативной памяти компьютера, поэтому объем к э ш-памяти имеет влияние на скорость и работоспособность процессора.
- Шины — это пути , по которым передаются команды внутри процессора.
Чем характеризуется процессор
- Тактовая частота — это количество выполненных операций в единицу времени. Чем выше эта частотность, тем быстрее процессор «думает». Частота исчисляется в мегагерца х ( МГц) или гигагерца х ( ГГц).
- Разрядность — это объем информации, который процессор может передать за один цикл ; измеряется в битах. Все мы слышали про 32-х и 64-х битные компьютеры — это оно самое.
Виды и производители процессоров
На самом деле , процессоров большое разнообразие, при то м ч то производителей процессоров можно посчитать на пальцах одной руки. Процессоры делают разными для разных устройств. Но даже если брать во внимание только одно устройство — компьютер, то и тут на с ждет большое многообразие от одноядерных процессоров «послабее» для офисной работы и до многоядерных процессоров, предназначенных для сложных научных расчетов.
Среди производителей процессоров для компьютеров и ноутбуков наиболее известны 2 производителя — это Intel и AMD. Основное отличие между процессорами этих компаний — это не количество ядер или производительность, а уникальная архитектура. То ест ь э ти компании разрабатывают процессоры по разным принципам, поэтому у процессоров обоих производителей есть свои плюсы и минусы, которые мы не будем сейчас обсуждать, потому что это тема отдельной статьи.
Для смартфонов и планшетов наиболее известными производителями процессоров являются NVIDIA, Qualcomm и Apple.
Заключение
Что такое ЦП в компьютере? Центральный процессор — это то, без чего компьютер не сможет работать. Самая простая операция на компьютере делается только с команды процессора и никак по-другому. Производительность компьютера напрямую зависит от производительности процессора, именно поэтому важно перед покупкой компьютера подбирать процессор, который будет справляться с вашими потребностями.