Hopp til innhald

Fagartikkel

Prosessoren

Ein datamaskin er heilt grunnleggande ein maskin som gjer utrekningar etter oppskrifter (programmering). Prosessoren gjer desse utrekningane. Dei andre delane i datamaskinen har som oppgåve å hjelpe prosessoren ved å gi han naudsynte data og ta i mot svara som kjem tilbake.

Hovudkort med ein prosessor i midten. Foto

Prosessoren er sentralt plassert på hovudkortet og som oftast under ei kjøleribbe og vifte for å hjelpe med å spreie varmen prosessoren lagar.

Prosessoren, også kalla CPU (Central Processing Unit), hentar og lagrar instruksjonar og data som skal bli bearbeida til arbeidsminne (RAM). Han går gjennom instruksjonane steg for steg til han kjem til eit resultat. Resultatet kan så bli lagt tilbake i arbeidsminnet, eller bli lagt i minnet til eininga som treng informasjonen, til dømes skjermkortet.

Prosessoren styrer dermed i stor grad kva dei andre delane av datamaskinen skal gjere til kvar ei tid. Han er sentralt plassert på hovudkortet, som oftast under ei kjøleribbe og kjølevifte for å hjelpe å spreie varmen han lagar.

Prosessoren si oppbygging

Kjerne (core)

Små komponentar ligg i ryddige mønster på eit lite firkanta stykke silisium. Foto

Prosessorkjernen er bygd opp av fleire mindre delar.

Ein kjerne er ei samling av mindre delar som saman kan hente inn instruksjonar og gjere dei utrekningane som trengst. Sidan kjernen er bygd opp av fleire mindre delar, er det viktig at delane jobbar i takt. Ein felles klokkefrekvens er derfor naudsynt.

Fleirkjerna prosessor

Tidlegare hadde kvar prosessor berre éin kjerne. Det blei etter kvart vanskelegare å auke hastigheita kjernen kunne arbeide i. For å fortsetje å gjere datamaskinane raskare var det derfor naudsynt å gå over til prosessordesign med fleire kjernar.

Av praktiske årsaker blir ofte fleire prosessorkjernar produserte saman i det vi kallar ein chiplet, og ein prosessor kan ha fleire chiplets. Dermed kan ein moderne prosessor ha mellom fire og sekstifire kjernar totalt.


I/O-kontrollar (brikkesett)

For å kople saman prosessorkjernane og gjere det mogleg for prosessoren å nå dei andre komponentane i datamaskinen, treng vi ein I/O-kontrollar.

Desse kan ha få eller mange funksjonar:

  • Vere kommunikasjonssentral mellom prosessorkjernar
  • Gi kjernane tilgang til arbeidsminne (RAM)
  • Gi tilgang til felles hurtigminne
  • Lage PCI Expressbaner (lanes) som går ut til andre komponentar i datamaskinen
  • Kan ha innebygd USB-kontrollar
  • Kan ha innebygt skjermkort (spesielt relevant på berbare datamaskinar, tablets og mobiltelefonar)
  • Kan ha radiosendarar for trådlause og mobile nettverk (spesielt relevant på berbare datamaskinar, tablets og mobiltelefonar)

Moderne prosessorar har eit innebygt brikkesett som raske einingar på hovudkortet koplar seg til direkte. Det er også eit brikkesett montert på hovudkortet som tar seg av kommunikasjon mot langsamare einingar og hovudkortspesifikke einingar som lydkort, UEFI/BIOS og USB-portar.

I animasjonen under kan du sjå korleis prosessoren får kontakt med alle dei forskjellige komponentane av datamaskinen gjennom brikkesettet.

Instruksjonssett

Ein instruksjon er ein type bearbeiding av data som en prosessor kan gjere. Dette kan vere enkle instruksjonar som å hente inn data frå arbeidsminne, leggje saman to tal eller samanlikne to forskjellige tal. Det finst også meir avanserte instruksjonar, nokre av desse er ein kombinasjon av to enklare. Eit instruksjonssett er ei liste over instruksjonar som ein prosessor kan bruke.

Nokre instruksjonssett har mange moglege instruksjonar, og andre har få. Avhengig av typen utrekningar prosessoren skal gjere, vil forskjellige instruksjonssett vere å føretrekke. Det viktige her er at operativsystem, programvare og drivarar må vere tilpassa prosessoren sine instruksjonssett.

X86-64

X86-64 er 64-bit versjonen av x86, et instruksjonssett laga av Intel. Dette er det mest brukte instruksjonssettet for vanlege stasjonære og berbare datamaskinar. Ein maskin som køyrer Windows eller macOS operativsystem vil som oftast vere X86 eller X86-64. X86-64 har eit ganske stort instruksjonssett, noko som gjer det veldig fleksibelt, men lite effektivt for enkle oppgåver. Eit stort instruksjonssett er derfor mindre nyttig der kor straumsparing er viktig.

ARM

ARM er ei gruppe med forskjellige instruksjonssett utvikla av bedrifta ARM. Så å seie alle mobiltelefonar, tablets og annan småelektronikk med ein prosessor bruker eit av desse reduserte instruksjonsetta. Ein ARM-prosessor vil bruke mindre straum på å gjennomføre enkle oppgåver enn ein X86-prosessor, men vil bruke fleire prosessorsyklusar på meir avanserte oppgåver. Det betyr treigare hastigheit og potensielt større straumforbruk.

I framtida er det ikkje umogleg at datamaskinar og anna utstyr med prosessorar kan få støtte for fleire samtidige prosessorar og instruksjonssett. På denne måten kan vi bruke ein ARM-prosessor på enkle oppgåver og ein X86-prosessor eller liknande på meir avanserte oppgåver.


Sist oppdatert 25.02.2020
Skrive av Tron Bårdgård

Læringsressursar

Datamaskinen sine komponentar

Kva er kjernestoff og tilleggsstoff?