Компьютерийн тархи буюу Төв боловсруулах нэгж (CPU)

Munkhtsetseg Ganbold

• 2023-06-28

Үргэлж хөгжиж буй технологийн орчинд компьютер нь хүн төрөлхтний хамгийн гайхамшигтай бүтээлүүдийн нэг юм. Компьютер бүрийн зүрхэнд Төв боловсруулах нэгж (CPU) гэж нэрлэгддэг амин чухал бүрэлдэхүүн хэсэг байдаг бөгөөд үүнийг ихэвчлэн машины “тархи” гэж нэрлэдэг. CPU нь компьютерийн үйл ажиллагааны үндсэн хөдөлгөгч хүч болж, зааварчилгааг гүйцэтгэх, тооцоолол хийх, өгөгдлийн урсгалыг зохицуулах үүрэгтэй. Энэ нийтлэлд бид CPU-ийн нарийн төвөгтэй ажиллагааг судалж, түүний функц, архитектур, компьютерийн ертөнц дэх ач холбогдлыг судлах болно.

CPU-ийн тухай ойлголт

CPU-ийг янз бүрийн программ хангамжийн зааварчилгааг удирдах, гүйцэтгэх үүрэгтэй компьютерийн системийн тархитай зүйрлэж болно. Үүний гол зорилго нь арифметик, логик, хяналт, оролт/гаралтын (I/O) үйлдлүүдийг гүйцэтгэх явдал юм. CPU нь компьютерийн санах ой, оролт/гаралтын төхөөрөмж болон бусад захын бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хооронд зуучлагчийн үүрэг гүйцэтгэдэг.

CPU-ийн архитектур

CPU-ийн бүтэц нь хяналтын хэсэг (CU), арифметик болон логик нэгж (ALU) болон регистрүүд гэсэн гурван үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгээс бүрдэнэ.

1. Хяналтын хэсэг (CU): Удирдлагын хэсэг нь удирдамжийн гүйцэтгэлийг зохион байгуулж, CPU доторх өгөгдлийн урсгалыг удирдан чиглүүлдэг. Энэ нь компьютерийн санах ойноос татаж авсан зааврыг тайлж, шаардлагатай үйлдлүүдийг тодорхойлж, ALU болон бусад бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг чиглүүлдэг.
2. Арифметик ба логикийн нэгж (ALU): ALU нь хяналтын нэгжээс хүлээн авсан зааврын дагуу арифметик үйлдлүүд (нэмэх, хасах, үржүүлэх, хуваах) болон логик үйлдлүүд (харьцуулалт, логикийн алгебр) гүйцэтгэх үүрэгтэй. Энэ нь математикийн тооцоолол, шийдвэр гаргах үйл явцад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.
3. Бүртгэл: Бүртгэл нь программыг гүйцэтгэх явцад түр зуурын өгөгдөл, зааварчилгааг хадгалдаг, өндөр хурдны санах ойн жижиг нэгж юм. Эдгээр нь байнга ашиглагддаг өгөгдөлд хурдан нэвтрэх боломжийг олгож, хяналтын нэгж, ALU болон санах ойн хооронд үр ашигтай харилцаа холбоог хөнгөвчлөх боломжийг олгодог.

CPU-ийн ажиллагаа

CPU нь зааварчилгааг гүйцэтгэхийн тулд “fetch-decode-execute” гэж нэрлэгддэг системчилсэн ажлын урсгалыг дагадаг. Үе шат бүрийг задалж үзье:

1. Fetch: Удирдлагын хэсэг нь ихэвчлэн дараалсан дарааллаар хадгалагддаг компьютерийн санах ойноос дараагийн командыг гаргаж авдаг.
2. Шифрийг тайлах: Удирдлагын хэсэг нь түүний зорилгыг ойлгохын тулд зааварчилгааг тайлж, гүйцэтгэх шаардлагатай үйлдлүүдийг тодорхойлно.
3. Гүйцэтгэх: Удирдлагын хэсэг нь санах ойн зохих регистр болон өгөгдлийг ашиглан шаардлагатай үйлдлүүдийг гүйцэтгэхэд ALU-г чиглүүлдэг. Үүнд тооцоолол, харьцуулалт, өгөгдөл дамжуулах зэрэг орно.
4. Дахин давтах: Програм эсвэл даалгавар дуустал CPU нь энэ мөчлөгийг давтаж, татан авалт, код тайлах, зааварчилгааг гүйцэтгэнэ.

CPU-ийн ач холбогдол

Тооцоолоход CPU-ийн ач холбогдлыг үнэлж баршгүй. Түүний боловсруулалтын хүч, үр ашиг нь компьютерийн хурд, чадварыг тодорхойлдог. CPU нь өөр өөр төрлөөр ирдэг бөгөөд тус бүр нь тодорхой тооцоолох хэрэгцээг хангадаг. Хувийн компьютер, зөөврийн компьютерээс эхлээд ухаалаг гар утас, суперкомпьютер хүртэл CPU нь тэдний үйл ажиллагааны хөдөлгөгч хүч юм.

Технологийн дэвшил нь нэг чип дотор олон процессоруудыг агуулсан олон цөмт процессоруудыг хөгжүүлэхэд хүргэсэн. Энэхүү шинэчлэл нь зэрэгцээ боловсруулалт хийх боломжийг олгож, компьютерууд олон ажлыг нэгэн зэрэг гүйцэтгэх боломжийг олгож, гүйцэтгэл, үр ашгийг дээшлүүлэхэд хүргэдэг.

Эцэст нь компьютерийн системийн тархи болохын хувьд CPU нь зааварчилгааг гүйцэтгэх, тооцоолол хийх, өгөгдлийн урсгалыг зохицуулахад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Хяналтын нэгж, ALU, бүртгэлээс бүрдсэн түүний архитектур нь тасралтгүй ажиллагаа, үр ашигтай боловсруулалтыг баталгаажуулдаг. CPU-ийг ойлгох нь компьютерийн дотоод ажиллагааг ойлгох, орчин үеийн тооцоололыг бий болгосон дэвшлийг үнэлэхэд маш чухал юм. Үргэлжилсэн технологийн дэвшлийн дагуу CPU нь үргэлжлүүлэн хөгжиж, тооцооллын хүчин чадлын хил хязгаарыг түлхэж, янз бүрийн салбарт шинэлэг програмуудыг ашиглах боломжийг олгодог.

За ингээд хүний тархи компьютерын тархи юугаараа ялгаатайг харцгаая