Hvordan fungerer en CPU?
En CPU fungerer ved å utføre instruksjoner som er lest fra minnet - disse instruksjonene forteller CPU-en hvilke operasjoner som skal utføres på bestemte dataelementer som er lagret i minnet eller i registre. Når en instruksjon hentes fra minnet, sendes den gjennom kontrollenheten, der den dekodes og eventuelle nødvendige adresser/dataelementer bestemmes. Denne informasjonen sendes deretter videre til ALU-en, der operasjonene faktisk utføres i henhold til det som er spesifisert i instruksjonen. Etter at operasjonene er utført, lagres eventuelle verdier i minnet hvis det er behov for det, før en ny instruksjon hentes, og denne prosessen gjentas til alle programmets instruksjoner er utført.
Hva er en CPU?
En CPU (Central Processing Unit) er hjernen i et datasystem - det er den som forteller datamaskinen hva den skal gjøre og hvordan den skal gjøre det. En CPU består av kretser som igjen består av tre hovedkomponenter: en kontrollenhet, en aritmetisk/logisk enhet (ALU) og et registersett. Kontrollenheten henter instruksjoner fra minnet, dekoder dem, bestemmer adressen til data som er lagret i minnet (hvis det er nødvendig), og sender deretter data- og instruksjonsinformasjonen videre til ALU-enheten for behandling. ALU-enheten utfører beregningen eller logikken som kreves av hver instruksjon, lagrer om nødvendig mellomresultater i registre, og sender deretter resultatet tilbake til minnet, der det kan brukes av andre programmer eller skrives til disk. Registrene brukes til å lagre korttidsdata mens de behandles av CPU-en.
Hva er kjerner?
En kjerne er en instans av en kjøringsenhet i en flerkjerneprosessor. Hver kjerne har sin egen private hurtigbuffer, noe som gjør at den kan utføre oppgaver uavhengig av hverandre uten å måtte bruke hovedminnet like ofte, men flere kjerner kan dele ressurser, for eksempel en L2-cache. Flere kjerner gir større parallellitet ved utførelse av instruksjoner, noe som betyr at flere instruksjoner kan utføres samtidig, og dermed kan mer arbeid utføres på kortere tid enn med en enkeltkjerneprosessor. Dette gjør flerkjerneprosessorer ideelle for intensive databehandlingsoppgaver som videoredigering eller 3D-rendering.
Hva er tråder?
Tråder er sekvenser av kjøring som kan utføres samtidig i en enkelt prosess eller applikasjon på en enkelt prosessorkjerne. Med tråder kan applikasjoner/programmer se ut som om de kjører raskere enn de egentlig gjør, fordi de kan bruke flere kjerner samtidig - når flere tråder kjører samtidig på forskjellige kjerner, kan mer arbeid utføres uten å måtte vente på at en tråd skal bli ferdig før en annen tråd kan begynne å kjøre igjen på en annen kjerne. Dette gjør flertrådede programmer mye mer effektive enn enkelttrådede programmer, siden det ikke er behov for kontekstbytte mellom tråder når flere prosesser kjøres samtidig på separate kjerner, i motsetning til når det bare er én kjerne med mange tråder som står i kø for behandling etter hverandre, slik det er i enkelttrådede programmer.
Hva er hyper-threading?
Hyper-Threading (HT) er Intels proprietære teknologi som muliggjør flere logiske prosessorer innenfor hver fysiske prosessorkjerne - noe som i praksis gir to samtidige strømmer av instruksjoner per fysisk kjerne (dette ser ut som fire "virtuelle" prosessorer i stedet for to). Innføringen av HT i prosessorer har gitt Intel-prosessorer bedre multitasking-ytelse på grunn av den økte prosesseringskapasiteten per klokkesyklus - noe som gjør at de kan håndtere store arbeidsmengder raskere enn tidligere generasjoner, som var begrenset av klokkehastigheten alene (som bare hadde begrensede muligheter til å øke omfanget). I tillegg bidrar HT også til å øke gjennomstrømningen i noen tilfeller, i tillegg til IPC-gevinster takket være bedre planleggingseffektivitet ved håndtering av større antall tråder sammenlignet med de samme scenariene uten HT slått av.
Hva er RISC vs CISC-arkitektur?
RISC står for Reduced Instruction Set Computer - dette refererer vanligvis til arkitekturer som bruker betydelig færre komplekse instruksjonstyper enn CISC-arkitekturer (Complex Instruction Set Computers). CISC-arkitekturer består vanligvis av svært varierte instruksjonssett som spenner fra enkle aritmetiske operasjoner til komplekse operasjoner som involverer flere trinn, for eksempel manipulering av strenger osv., mens RISC-arkitekturer har en tendens til å bruke enklere, men raskere instruksjoner (som tar opp mindre areal per brikke på grunn av redusert kompleksitet), slik at de har en tendens til å ha høyere ytelsesegenskaper gitt lignende klokkehastigheter på tvers av begge arkitekturene.
Hva er pipelines?
Pipelines i CPU-er refererer spesifikt til arkitekturer som deler opp ulike trinn som er involvert i utførelsen av en instruksjon i diskrete deler, slik at resultater fra tidligere trinn blir tilgjengelige raskere i senere trinn, noe som muliggjør ytterligere optimaliseringer som f.eks. utsendelse og utførelse utenfor rekkefølge - dette gjør at noen deler kan kjøre raskere eller langsommere avhengig av deres individuelle behov, i stedet for at hvert trinn må vente på hverandre, noe som fører til betydelige ytelsesgevinster i forhold til design uten pipelines, og muliggjør dermed moderne høyhastighets- og flertrådede prosessorer.
Hva er cacher?
Cacher er små blokker med relativt raskt RAM-minne som er plassert enten direkte inne i eller i nærheten av den sentrale prosesseringsenheten, og som har to funksjoner: For det første avlastes hovedminnet for lesing og skriving, siden cacher opererer med lavere latenstid, og for det andre øker hastigheten.
Hva er en hurtigbufferlinje?
En hurtigbufferlinje er den minste datablokken som kan overføres fra hovedminnet til CPU-hurtigbufferen. En hurtigbufferlinje består vanligvis av 64 byte på en prosessor med instruksjoner på 4 byte, og 128 byte for instruksjoner på 8 byte. Når prosessoren ber om data fra minnet, henter den hele linjen i stedet for bare én del av dataen eller instruksjonen. Dette bidrar til å redusere latenstiden ved å sikre at alle relaterte deler av data også finnes i prosessorens hurtigbuffer hvis de trengs i fremtidige operasjoner.
Hva er multiprosessering?
Multiprosessering er et paraplybegrep som brukes for å beskrive flere CPU-er som arbeider sammen, enten som en del av ett enkelt datasystem eller fordelt på flere systemer/enheter. I de fleste moderne datamaskiner/servere/nettverk kan multiprosessering ta flere former, inkludert symmetrisk multiprosessering (SMP), der to eller flere prosessorer deler tilgang til RAM og andre ressurser, asymmetrisk multiprosessering (AMP), der én eller flere prosessorer fungerer som mastere og delegerer oppgaver til underordnede prosessorer, og massiv parallellprosessering (MPP), der flere prosessorer samarbeider om å utføre komplekse beregningsoppgaver raskt over store datamengder.
Hva er superskalar arkitektur?
Superskalar arkitektur refererer til høyytelsesprosessorer som er i stand til å utføre mer enn én instruksjon samtidig - dette gjør det mulig å øke ytelsen ved å la flere instruksjoner utføres samtidig i stedet for sekvensielt, slik de ville ha blitt gjort i tidligere generasjoner, og dermed redusere latenstiden og øke gjennomstrømningen ved å utnytte inaktive utførelsesenheter når det er nødvendig. På denne måten utnytter superskalararkitekturer tilgjengelige prosessorressurser mer effektivt, noe som resulterer i høyere prosesseringshastigheter sammenlignet med forgjengere med høyere klokkefrekvens.
Hva er mikroprosessorer?
En mikroprosessor er egentlig en krympet versjon av en fullstor prosessor som er utviklet for mindre enheter som innebygde systemer, PDA-er, mobiltelefoner osv. der strømforbruk og fysisk størrelse er to viktige faktorer. Mikroprosessorer bruker vanligvis enklere arkitekturer enn sine større motstykker for å redusere kostnader og kompleksitet, samtidig som de gir sammenlignbar ytelse for det tiltenkte formålet.
Hvordan fungerer virtualisering?
Virtualiseringsteknologi gjør det mulig å dele opp et datasystems maskinvareressurser (f.eks. CPU-kjerner, minne osv.) i ulike "virtuelle" maskiner som hver kjører sitt eget operativsystem uavhengig av andre virtuelle maskiner - dette gjør det mulig for flere brukere/applikasjoner i en organisasjon eller husholdning å benytte seg av én fysisk maskins ressurser uten å påvirke hverandre, siden hver virtuelle maskin opererer helt separat fra alle andre virtuelle maskiner som kjører på samme maskin, med sin egen dedikerte delmengde av tilgjengelige maskinvareressurser tilsvarende. Dette gjør virtualisering svært nyttig når det gjelder å spare både plass og strøm, samtidig som det gir mer effektiv utnyttelse av eksisterende maskinvare på grunn av redusert duplisering mellom maskiner/enheter.
