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[[चित्र:Intel 80486DX2 top.jpg|1,110 × 908 px|अंगूठाकार|एक इंटेल 80486DX2 सीपीयू , जैसा कि ऊपर से देखा। ]]
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एक सेंट्रल प्रोसेसिंग यूनिट (सीपीयू ) बुनियादी गणित, तार्किक , नियंत्रण और इनपुट / आउटपुट ( आई / ओ) के संचालन के निर्देश के द्वारा निर्दिष्ट प्रदर्शन से एक [[कंप्यूटर]] प्रोग्राम के निर्देशों से बाहर किया जाता है कि एक कंप्यूटर के भीतर इलेक्ट्रॉनिक विद्युत्-परिपथ तंत्र है। अवधि कम से कम 1960१९६० के दशक के बाद से कंप्यूटर उद्योग में इस्तेमाल किया गया है। परंपरागत रूप से, शब्द " सीपीयू " एक प्रोसेसर के लिए , और अधिक विशेष रूप से अपने प्रसंस्करण इकाई और नियंत्रण इकाई (मुद्रा) को संदर्भित करता है, इस तरह के मुख्य स्मृति और मैं / हे विद्युत्-परिपथ तंत्र के रूप में बाह्य घटकों से एक कंप्यूटर के इन मूल तत्वों भेद|
 
रूप, [[डिज़ाइन]] और सीपीयू के कार्यान्वयन के अपने इतिहास के पाठ्यक्रम में बदल गया है , लेकिन उनके मौलिक ऑपरेशन लगभग अपरिवर्तित बनी हुई है। एक सीपीयू के प्रमुख घटक अंकगणितीय तर्क इकाई (ALU) कि गणित और तर्क संचालन करता है शामिल हैं , प्रोसेसर रजिस्टरों कि ALU के लिए आपूर्ति ऑपरेंड और ALU आपरेशन के परिणामों , और एक नियंत्रण इकाई है कि स्मृति से निर्देश मिलता है और " कार्यान्वित " उन्हें स्टोर ALU, रजिस्टरों और अन्य घटकों के समन्वित संचालन निर्देशन द्वारा।
इस तरह ENIAC के रूप में कंप्यूटर शारीरिक रूप से विभिन्न कार्यों , जिसके कारण इन मशीनों "तय कार्यक्रम कंप्यूटर" के नाम से जाना प्रदर्शन करने के लिए बिजली के नये तार लगाना किया जाना था। चूंकि शब्द " सीपीयू " आम तौर पर सॉफ्टवेयर ( कंप्यूटर प्रोग्राम ) के निष्पादन के लिए एक उपकरण के रूप में परिभाषित किया गया है , जल्द से जल्द उपकरणों है कि ठीक ही सीपीयू कहा जा सकता है संग्रहित -प्रोग्राम कंप्यूटर के आगमन के साथ आया था।
 
एक संग्रहीत -प्रोग्राम कंप्यूटर के विचार पहले से ही जे प्रेस्पर एकर्ट और जॉन विलियम मौछ्ल्य् के ENIAC के डिजाइन में मौजूद था , लेकिन शुरू में छोड़ा गया था इतना है कि यह जल्दी ही समाप्त हो सकता है। ३० जून , 1945१९४५ को, पहले ENIAC बनाया गया था, गणितज्ञ जॉन वॉन नुमन्न् कागज एडवैक पर एक रिपोर्ट का पहला मसौदा हकदार वितरित की। यह एक संग्रहीत -प्रोग्राम कंप्यूटर की रूपरेखा है कि अंततः अगस्त 1949१९४९ में पूरा कर लिया जाएगा था। एडवैक निर्देश (या संचालन) विभिन्न प्रकार की एक निश्चित संख्या में प्रदर्शन करने के लिए डिजाइन किया गया था । गौरतलब है कि एडवैक के लिए लिखा कार्यक्रमों के बजाय उच्च गति कंप्यूटर स्मृति में संग्रहीत करने के लिए कंप्यूटर के भौतिक तारों द्वारा निर्दिष्ट किया गया। इस ENIAC की एक गंभीर सीमा है, जो काफी समय और प्रयास एक नए कार्य को करने के लिए कंप्यूटर फिर विन्यस्त करें करने के लिए आवश्यक था पर काबू पाने। वॉन न्यूमैन के डिजाइन के साथ, प्रोग्राम है कि एडवैक दौड़ा स्मृति की सामग्री को बदल कर बस को बदला जा सकता है। एडवैक , हालांकि, पहले संग्रहीत -प्रोग्राम कंप्यूटर नहीं था; मैनचेस्टर छोटे पैमाने पर प्रायोगिक मशीन , एक छोटे से प्रोटोटाइप संग्रहीत -प्रोग्राम कंप्यूटर जून 1948१९४८ को 21२१ इसके पहले कार्यक्रम में भाग गया और मैनचेस्टर मार्क 1 16१६-17१७ की रात के दौरान अपनी पहली कार्यक्रम में भाग गया जून 1949१९४९|
 
प्रारंभिक सीपीयू एक बड़ा और कभी कभी विशिष्ट कंप्यूटर के हिस्से के रूप में इस्तेमाल किया कस्टम डिजाइन थे। हालांकि, एक विशेष आवेदन के लिए कस्टम सीपीयू डिजाइनिंग की इस पद्धति काफी हद तक बड़ी मात्रा में उत्पादन बहुउद्देश्यीय प्रोसेसर के विकास के लिए रास्ता दिया है। इस मानकीकरण असतत ट्रांजिस्टर अधिसंसाधित्र और अधिग्रहण के युग में शुरू हुआ और तेजी से एकीकृत सर्किट (आईसी) को लोकप्रिय बनाने के साथ तेजी आई है। आईसी अनुमति दी गई है तेजी से जटिल सीपीयू नैनोमीटर के आदेश पर बनाया गया है और निर्मित किया जा करने के लिए सहनशीलता करने के लिए। दोनों लघुरूपण और सीपीयू के मानकीकरण दूर समर्पित कंप्यूटिंग मशीनों की सीमित आवेदन परे आधुनिक जीवन में डिजिटल उपकरणों की उपस्थिति में वृद्धि हुई है। आधुनिक माइक्रोप्रोसेसरों इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों ऑटोमोबाइल से सेलफोन के लिए और कभी कभी भी खिलौनों में लेकर में दिखाई देते हैं।
वॉन नुमन्न् सबसे अधिक बार क्योंकि एडवैक के अपने डिजाइन की संग्रहीत -प्रोग्राम कंप्यूटर के डिजाइन के साथ श्रेय दिया जाता है , और डिजाइन वॉन नुमन्न् वास्तुकला के रूप में जाना गया है, जबकि उसे पहले दूसरों , ऐसे कोन्रद ज़ुसे के रूप में सुझाव दिया है और इसी तरह के विचारों को लागू किया था। हार्वर्ड मार्क मैं , जो एडवैक से पहले पूरा कर लिया गया की तथाकथित हार्वर्ड वास्तुकला,भी इलेक्ट्रॉनिक स्मृति छिद्रित कागज टेप के बजाय का उपयोग कर एक संग्रहीत - प्रोग्राम डिजाइन का उपयोग किया। वॉन नुमन्न् और हार्वर्ड आर्किटेक्चर के बीच मुख्य अंतर यह है कि बाद पूर्व दोनों के लिए एक ही स्मृति अंतरिक्ष का उपयोग करता है, जबकि , भंडारण और सीपीयू निर्देश और डेटा का उपचार अलग करती है। अधिकांश आधुनिक सीपीयू मुख्य रूप से डिजाइन में वॉन नुमन्न् हैं, लेकिन हार्वर्ड वास्तुकला के साथ सीपीयू विशेष रूप से एम्बेडेड अनुप्रयोगों के रूप में अच्छी तरह देखा जाता है ; उदाहरण के लिए , अत्मेल् AVR माइक्रोकंट्रोलर हार्वर्ड वास्तुकला प्रोसेसर हैं।
 
[[रिले]] और वैक्यूम ट्यूब ( थर्मिओनिक ट्यूब) आमतौर पर स्विचन तत्वों को एक उपयोगी कंप्यूटर हजारों या स्विचन उपकरणों के हजारों के दसियों की आवश्यकता के रूप में इस्तेमाल किया गया। एक प्रणाली के समग्र गति स्विच की गति पर निर्भर है। एडवैक तरह ट्यूब कंप्यूटर, असफलताओं के बीच आठ घंटे औसत हो जाती थी जैसे रिले कंप्यूटर जबकि ( धीमी है, लेकिन पहले) हार्वर्ड मार्क मैं बहुत मुश्किल से ही विफल रहे। अंत में, ट्यूब आधारित सीपीयू प्रमुख क्योंकि महत्वपूर्ण गति लाभ आम तौर पर बर्दाश्त विश्वसनीयता समस्याओं पल्ला झुकना बन गया। इन जल्दी तुल्यकालिक सीपीयू के सबसे आधुनिक शास्त्रीय डिजाइन की तुलना में कम घड़ी दरों पर भाग गया। घड़ी संकेत 100१०० किलोहर्ट्ज़ से 4 मेगाहर्ट्ज से लेकर आवृत्तियों इस समय में बहुत आम थे, स्विचिंग उपकरणों के साथ वे बनाए गए थे की गति से काफी हद तक सीमित कर दिया।
[[चित्र:CVAX 21-24674-17.jpg|350px|अंगूठाकार]]
===ट्रांजिस्टर सीपीयू===
CPU की डिजाइन जटिलता में वृद्धि हुई है के रूप में विभिन्न प्रौद्योगिकियों के छोटे और अधिक विश्वसनीय इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के निर्माण में मदद की। पहले इस तरह के सुधार [[ट्रांजिस्टर]] के आगमन के साथ आया था। 1950१९५० के दशक और 1960१९६० के दशक के दौरान ट्रांजिस्टर सीपीयू नहीं रह वैक्यूम ट्यूब और रिले की तरह , भारी अविश्वसनीय , और नाजुक स्विचिंग तत्वों के बाहर का निर्माण किया जाना था। इस सुधार के और अधिक जटिल और विश्वसनीय सीपीयू एक या कई मुद्रित सर्किट असतत (व्यक्ति) घटकों से युक्त बोर्डों पर बनाया गया था के साथ।
[[चित्र:Board with SPARC64 VIIIfx processors on display in Fujitsu HQ.JPG|350px|अंगूठाकार|Fujitsu मुख्यालय में प्रदर्शन पर SPARC64 VIIIfx प्रोसेसर के साथ बोर्ड]]
1964१९६४ में, आईबीएम अपने सिस्टम / 360३६० कंप्यूटर वास्तुकला है कि अलग अलग गति और प्रदर्शन के साथ ही कार्यक्रम चलाने में सक्षम कंप्यूटर की एक श्रृंखला में इस्तेमाल किया गया था की शुरुआत की। जब ज्यादातर इलेक्ट्रॉनिक कंप्यूटर एक दूसरे , यहां तक ​​कि एक ही निर्माता द्वारा बनाई गई उन के साथ असंगत थे यह एक समय में महत्वपूर्ण था। इस सुधार की सुविधा के लिए , आईबीएम एक माइक्रो प्रोग्राम (अक्सर " माइक्रोकोड " कहा जाता है) , जो अभी भी आधुनिक CPUs में बड़े पैमाने पर उपयोग में देखता है की अवधारणा का उपयोग किया। सिस्टम / 360 वास्तुकला इतना लोकप्रिय है कि दशकों के लिए मेनफ्रेम कंप्यूटर बाजार पर हावी है और एक विरासत है कि अभी भी आईबीएम zSeriesज़-शृंखला की तरह समान आधुनिक कंप्यूटर द्वारा जारी रखा है छोड़ दिया था। 1965१९६५ में, डिजिटल उपकरण निगम (डीईसी) वैज्ञानिक और अनुसंधान बाजारों के उद्देश्य से एक और प्रभावशाली कंप्यूटर पेश किया, पीडीपी -8|
 
ट्रांजिस्टर आधारित कंप्यूटरों उनके पूर्ववर्तियों पर कई विशिष्ट लाभ के लिए किया था । वृद्धि की विश्वसनीयता और कम बिजली की खपत को सुविधाजनक बनाने के अलावा, ट्रांजिस्टर भी सीपीयू एक ट्यूब या रिले की तुलना में एक ट्रांजिस्टर से कम स्विचिंग समय की वजह से बहुत अधिक गति से संचालित करने की अनुमति दी। दोनों वृद्धि की विश्वसनीयता के साथ ही स्विचिंग तत्वों के नाटकीय रूप से वृद्धि की गति (जो लगभग विशेष रूप से थे इस समय तक ट्रांजिस्टर) के लिए धन्यवाद, मेगाहर्ट्ज़ के दसियों में CPU घड़ी दरों में इस अवधि के दौरान प्राप्त किया गया। इसके अतिरिक्त , जबकि असतत ट्रांजिस्टर और आईसी सीपीयू भारी प्रयोग में थे, SIMD जैसे नए उच्च प्रदर्शन डिजाइन ( एकल निर्देश एकाधिक डेटा ) वेक्टर प्रोसेसर प्रकट करने के लिए शुरू किया। ये जल्दी प्रयोगात्मक डिजाइन बाद में क्रे इंक और फ्जित्सु लिमिटेड द्वारा किए गए उन लोगों की तरह विशेष सुपर कंप्यूटर के युग को जन्म दिया|
इस अवधि के दौरान , एक कॉम्पैक्ट अंतरिक्ष में कई परस्पर ट्रांजिस्टर के निर्माण की एक विधि विकसित किया गया था। एकीकृत सर्किट (आईसी ) की अनुमति ट्रांजिस्टर की एक बड़ी संख्या के लिए एक एकल [[अर्धचालक पदार्थ]] आधारित मर जाते हैं, या "चिप" पर निर्मित किया जाएगा। पहले ही बहुत बुनियादी गैर विशेष डिजिटल जैसे न ही सर्किट फाटकों पर आईसीएस में छोटी थे। इन "इमारत ब्लॉक" आईसीएस पर आधारित सीपीयू आम तौर पर " छोटे पैमाने पर एकीकरण " ( एसएसआई) उपकरणों के रूप में करने के लिए भेजा जाता है। अपोलो मार्गदर्शन कंप्यूटर में इस्तेमाल लोगों के रूप में लघु उद्योग आईसीएस , आम तौर पर कुछ स्कोर ट्रांजिस्टर करने के लिए निहित। एसएसआई आईसीएस के बाहर एक पूरे सीपीयू बनाने के लिए आवश्यक व्यक्तिगत चिप्स के हजारों है, लेकिन अभी भी बहुत कम जगह और पहले असतत ट्रांजिस्टर डिजाइन की तुलना में बिजली की खपत है।
 
आईबीएम के सिस्टम / 370३७० फॉलो ऑन सिस्टम / 360३६० के लिए लघु उद्योग आईसीएस के बजाय ठोस तर्क प्रौद्योगिकी असतत -ट्रांजिस्टर मॉड्यूल का इस्तेमाल किया। डीईसी के पीडीपी -8 / मैं और KI10 पीडीपी -10१० भी व्यक्ति पीडीपी -8 और पीडीपी -10१० लघु उद्योग आईसीएस करने के लिए , और उनके बेहद लोकप्रिय पीडीपी -11११ लाइन द्वारा इस्तेमाल के लिए मूल रूप से लघु उद्योग आईसीएस के साथ बनाया गया था ट्रांजिस्टर से बंद है, लेकिन अंततः के साथ लागू किया गया था इन एक बार LSI घटक व्यावहारिक बन गया।
 
===बड़े पैमाने पर एकीकरण सीपीयू===
ली Boyselबोय्सेल् प्रकाशित एक 1967१९६७ " घोषणापत्र ", जो कि कैसे बड़े पैमाने पर एकीकरण सर्किट की एक अपेक्षाकृत छोटी संख्या (LSI) से एक 32३२-बिट मेनफ्रेम कंप्यूटर के बराबर का निर्माण करने के लिए वर्णित सहित प्रभावशाली लेख| समय, LSI चिप्स, जो एक सौ या अधिक फाटक के साथ चिप्स का निर्माण करने का एक ही तरीका है , एक राज्यमंत्री प्रक्रिया है (यानी , PMOS तर्क, NMOS तर्क , या CMOS तर्क ) का उपयोग कर उन्हें बनाने के लिए किया गया था। हालांकि, कुछ कंपनियों द्विध्रुवी चिप्स के बाहर प्रोसेसर का निर्माण करने के लिए है क्योंकि द्विध्रुवी जंक्शन ट्रांजिस्टर इतना राज्यमंत्री चिप्स की तुलना में तेजी थे जारी रखा; उदाहरण के लिए, डाटापॉइंट 1980१९८० के दशक तक टीटीएल चिप्स के बाहर प्रोसेसर का निर्माण किया।
 
उच्च गति कंप्यूटर के निर्माण के लोग चाहते थे , उन्हें तेजी से हो तो 1970१९७० के दशक में वे छोटे पैमाने पर एकीकरण (एसएसआई) और मध्यम पैमाने पर एकीकरण (एमएसआई) 7400७४०० श्रृंखला टीटीएल फाटक से सीपीयू का निर्माण किया। समय, राज्यमंत्री आईसीएस इतनी धीमी है कि वे केवल कुछ आला अनुप्रयोगों है कि कम बिजली की आवश्यकता में उपयोगी माना गया था।
 
शास्त्रीय प्रौद्योगिकी उन्नत, ट्रांजिस्टर की संख्या बढ़ रही आईसीएस पर रखा गया है, व्यक्ति एक पूरा सीपीयू के लिए आवश्यक आईसीएस की मात्रा कम हो । एमएसआई और LSI आईसीएस सैकड़ों करने के लिए मायने रखता है ट्रांजिस्टर वृद्धि हुई है, और फिर हजारों। 1968१९६८ तक , एक पूरा सीपीयू बनाने के लिए आवश्यक आईसीएस की संख्या आठ विभिन्न प्रकार के 24२४ आईसीएस, प्रत्येक आईसी के साथ मोटे तौर पर 1000१००० MOSFETs युक्त करने के लिए कम कर दिया गया था। अपने लघु उद्योग और MSI पूर्ववर्तियों के साथ विपरीत में, पीडीपी -11११ के पहले LSI कार्यान्वयन केवल चार LSI एकीकृत सर्किट से बना एक सीपीयू निहित।
[[चित्र:ABasicComputer.gif|350px|अंगूठाकार|एक बुनियादी uniprocessor सीपीयू कंप्यूटर के ब्लॉक आरेख । काले लाइनों, डाटा प्रवाह से संकेत मिलता है जबकि लाल लाइनों नियंत्रण प्रवाह संकेत मिलता है; तीर प्रवाह दिशाओं से संकेत मिलता है । ]]
===माइक्रोप्रोसेसर===
1970१९७० के दशक में (अपनी नई यादृच्छिक तर्क डिजाइन पद्धति के साथ-साथ आत्म गठबंधन फाटक के साथ सिलिकॉन गेट राज्यमंत्री आईसीएस) मौलिक आविष्कारों फेडरिको Fagginफग्गिन् से हमेशा के लिए डिजाइन और सीपीयू के कार्यान्वयन के लिए बदल दिया। पहली व्यावसायिक रूप से उपलब्ध [[माइक्रोप्रोसेसर]] 1970१९७० में इंटेल ( 4004४००४ ) , और पहली बार व्यापक रूप से इस्तेमाल माइक्रोप्रोसेसर 1974१९७४ में इंटेल ( 8080८०८० ) की शुरूआत के बाद से , सीपीयू के इस वर्ग के लगभग पूरी तरह से अन्य सभी सेंट्रल प्रोसेसिंग यूनिट कार्यान्वयन के तरीकों से आगे निकल गया है। समय की मेनफ्रेम और मिनी कंप्यूटर निर्माताओं मालिकाना आईसी विकास कार्यक्रमों का शुभारंभ किया अपने पुराने कंप्यूटर आर्किटेक्चर के उन्नयन के लिए , और अंत में उत्पादित अनुदेश संगत माइक्रोप्रोसेसरों है कि उनके पुराने हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर के साथ पिछड़े संगत कर रहे थे निर्धारित किया है। आगमन और सर्वव्यापी पर्सनल कंप्यूटर के अंतिम सफलता के साथ संयुक्त, अवधि सीपीयू अब माइक्रोप्रोसेसरों के लिए लगभग विशेष रूप से लागू किया जाता है। कई सीपीयू ( चिह्नित कोर) एक एकल प्रसंस्करण चिप में जोड़ा जा सकता है।
 
CPU की पिछली पीढ़ियों के लिए एक या अधिक सर्किट बोर्डों पर असतत घटकों और कई छोटे एकीकृत सर्किट (आईसीएस ) के रूप में लागू किया गया। माइक्रोप्रोसेसरों , दूसरे हाथ पर , आईसीएस की एक बहुत छोटी संख्या पर निर्मित सीपीयू कर रहे हैं आमतौर पर सिर्फ एक। कुल मिलाकर छोटे सीपीयू आकार, एक ही मरने पर लागू किया जा रहा का एक परिणाम के रूप में, क्योंकि भौतिक कारकों में तेजी से कमी आई है स्विचिंग समय गेट परजीवी समाई तरह मतलब है। इस तुल्यकालिक माइक्रोप्रोसेसरों अनुमति दी गई है घड़ी मेगाहर्ट्ज़ के दसियों से कई गीगाहर्ट्ज़ को लेकर दर है। इसके अतिरिक्त , के रूप में एक आईसी पर बेहद छोटे ट्रांजिस्टर का निर्माण करने की क्षमता में वृद्धि हुई है , जटिलता और एक एकल CPU में ट्रांजिस्टर की संख्या कई गुना बढ़ गई है। यह व्यापक रूप से मनाया प्रवृत्ति मूर के कानून है, जो सीपीयू के विकास (और अन्य आईसी) जटिलता के एक काफी सटीक कारक साबित हो गया है द्वारा वर्णित है।
 
जटिलता , आकार , निर्माण, और सामान्य सीपीयू के रूप 1950१९५० के बाद से काफी बदल दिया है , वहीं यह है कि बुनियादी डिजाइन और समारोह में सभी ज्यादा नहीं बदला है उल्लेखनीय है।लगभग सभी आम सीपीयू आज बहुत सही वॉन नुमन्न् संग्रहीत कार्यक्रम मशीनों के रूप में वर्णित किया जा सकता है। ऊपर उल्लिखित मूर के नियम सही पकड़ जारी है, चिंताओं एकीकृत परिपथ ट्रांजिस्टर प्रौद्योगिकी की सीमाओं के बारे में पैदा हुई है। इलेक्ट्रॉनिक फाटक के चरम लघुरूपण इलेक्ट्रोमाइग्रेशन और उपडेवढ़ी रिसाव की तरह घटना का प्रभाव बहुत अधिक महत्वपूर्ण बनने के लिए पैदा कर रहा है। इन नए चिंताओं शोधकर्ताओं जैसे क्वांटम कंप्यूटर के रूप में कंप्यूटिंग के नए तरीकों , साथ ही समानता और अन्य तरीकों कि शास्त्रीय वॉन नुमन्न् मॉडल की उपयोगिता का विस्तार के उपयोग का विस्तार करने की जांच करने के लिए कारण कई कारकों में से एक हैं।
 
==ऑपरेशन==
 
==संरचना और कार्यान्वयन==
एक सीपीयू के विद्युत्-परिपथ तंत्र में यंत्रस्थ बुनियादी कार्यों प्रदर्शन कर सकते हैं का एक सेट है , एक अनुदेश सेट बुलाया। इस तरह के आपरेशनों उदाहरण के लिए शामिल हो सकता है , जोड़ने या दो नंबर घटाकर दो नंबरों की तुलना, या एक कार्यक्रम के एक अलग हिस्से के लिए कूद। प्रत्येक बुनियादी आपरेशन बिट्स, मशीन भाषा सेशनकोड के रूप में जाना एक विशेष संयोजन का प्रतिनिधित्व करती है ; एक मशीन भाषा कार्यक्रम में दिए गए निर्देशों को क्रियान्वित करते हुए , सीपीयू जो आपरेशन द्वारा ' डिकोडिंग " सेशनकोड प्रदर्शन करने का फैसला किया। एक पूरी मशीन भाषा अनुदेश एक opcodeसेशनकोड के होते हैं और कई मामलों में , अतिरिक्त बिट्स कि ऑपरेशन के लिए तर्क निर्दिष्ट (उदाहरण के लिए , संख्या एक अतिरिक्त ऑपरेशन के मामले में अभिव्यक्त किया जा सकता है)। जटिलता पैमाने ऊपर जा रहे हैं , एक मशीन भाषा प्रोग्राम है कि सीपीयू कार्यान्वित मशीन भाषा निर्देशों का एक संग्रह है।
 
प्रत्येक शिक्षा के लिए वास्तविक गणितीय आपरेशन अंकगणितीय तर्क इकाई या ALU रूप में जाना जाता है सीपीयू प्रोसेसर के भीतर एक संयोजन तर्क सर्किट द्वारा किया जाता है। सामान्य तौर पर, एक सीपीयू स्मृति से यह दिलकश , इसके ALU का उपयोग कर एक कार्रवाई करने के लिए , और फिर स्मृति के लिए परिणाम भंडारण के द्वारा एक निर्देश कार्यान्वित। ऐसे सीपीयू चल बिन्दु इकाई द्वारा किया जाता चल बिन्दु संख्या पर स्मृति और इसे वापस भंडारण, संचालन शाखाओं में बंटी , और गणितीय कार्य से डेटा लोड के लिए उन लोगों के रूप में पूर्णांक गणित और तर्क संचालन , विभिन्न अन्य मशीन निर्देश मौजूद हैं, के लिए निर्देश ( FPU के अलावा )।
 
संख्यात्मक प्रतिनिधित्व करने के लिए संबंधित आकार और पूर्णांक संख्या है कि एक सीपीयू का प्रतिनिधित्व कर सकते हैं की सटीक है। एक बाइनरी सीपीयू के मामले में, इस बिट्स ( एक द्विआधारी इनकोडिंग पूर्णांक के महत्वपूर्ण अंक ) कि सीपीयू एक ऑपरेशन , जो आमतौर पर "शब्द का आकार" , " थोड़ा चौड़ाई ", "डाटा कहा जाता है में प्रक्रिया कर सकते हैं की संख्या से मापा जाता है, पथ चौड़ाई "," पूर्णांक परिशुद्धता ", या" पूर्णांक आकार "। एक सीपीयू के पूर्णांक आकार निर्धारित पूर्णांक की सीमा मूल्यों यह सीधे पर काम कर सकते हैं।
उदाहरण के लिए, एक 8 बिट सीपीयू सीधे आठ बिट्स, जो 256२५६ असतत पूर्णांक मूल्यों की एक श्रृंखला है द्वारा प्रतिनिधित्व पूर्णांकों हेरफेर कर सकते हैं। पूर्णांक रेंज भी स्मृति स्थानों सीपीयू सीधे संबोधित कर सकते हैं की संख्या ( एक पते में एक विशिष्ट स्थान स्मृति का प्रतिनिधित्व करने वाले एक पूर्णांक मान है ) को प्रभावित कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, एक द्विआधारी सीपीयू 32३२ बिट का उपयोग करता है, तो एक स्मृति पते का प्रतिनिधित्व करने के लिए तो यह सीधे 2^32३२ स्मृति स्थानों को संबोधित कर सकते हैं। इस सीमा को नाकाम करने के लिए और विभिन्न अन्य कारणों के लिए , कुछ सीपीयू उपयोग तंत्र (जैसे बैंक स्विचिंग के रूप में) है कि अतिरिक्त स्मृति की अनुमति देने को संबोधित करने की।
 
बड़ा शब्द आकार के साथ सीपीयू अधिक विद्युत्-परिपथ तंत्र की आवश्यकता होती है और इसके परिणामस्वरूप, शारीरिक रूप से बड़े होते हैं अधिक लागत, और अधिक बिजली की खपत (और इसलिए अधिक गर्मी उत्पन्न)। नतीजतन, छोटे 4 या 8 बिट माइक्रोकंट्रोलर सामान्यतः आधुनिक अनुप्रयोगों में इस्तेमाल किया जाता है , भले ही बहुत बड़ा शब्द आकार के साथ सीपीयू (जैसे 16१६, 32३२ , 64६४, यहां तक ​​कि 128१२८- बिट ) उपलब्ध हैं। जब उच्च प्रदर्शन की आवश्यकता है, हालांकि, एक बड़ा शब्द आकार (बड़ा डेटा पर्वतमाला और पते के रिक्त स्थान) के लाभों को नुकसान पल्ला झुकना सकता है। एक सीपीयू आंतरिक डेटा रास्तों शब्द आकार की तुलना में कम आकार और लागत कम करने के लिए हो सकता है। उदाहरण के लिए, भले ही IBM प्रणाली / 360३६० अनुदेश सेट एक 32३२-बिट अनुदेश सेट, सिस्टम / 360३६० मॉडल 30३० और मॉडल 40४० गणित तार्किक इकाई में 8 बिट डेटा रास्तों था, इसलिए है कि एक 32३२- बिट जोड़ने के लिए आवश्यक चार था चक्र, ऑपरेंड से प्रत्येक 8 बिट के लिए एक, और , भले ही मोटोरोला 68k६८क् अनुदेश सेट एक 32३२-बिट अनुदेश सेट, मोटोरोला 68000६८००० और मोटोरोला था 68010६८०१० , गणित तार्किक इकाई में 16१६-बिट डेटा रास्तों था तो एक 32३२ कि बिट दो चक्रों आवश्यक जोड़ें।
 
फायदे के दोनों कम और उच्च बिट लंबाई द्वारा बर्दाश्त के कुछ हासिल करने के लिए, कई निर्देश सेट पूर्णांक और चल बिन्दु डेटा के लिए अलग सा चौड़ाई, कि शिक्षा डिवाइस के विभिन्न भागों के लिए अलग सा चौड़ाई करने के लिए सेट को लागू करने सीपीयू की इजाजत दी है । उदाहरण के लिए, IBM प्रणाली / 360३६० अनुदेश सेट मुख्य रूप से 32३२ सा हो गया था , लेकिन अधिक से अधिक सटीकता और चल बिन्दु संख्या में सीमा की सुविधा के लिए 64६४-बिट चल बिन्दु मूल्यों का समर्थन किया। सिस्टम / 360३६० मॉडल 65६५ दशमलव और अचल बिंदु द्विआधारी अंकगणितीय के लिए एक 8 बिट योजक और चल बिन्दु गणित के लिए एक 60 ६०-बिट योजक था। कई बाद सीपीयू डिजाइन समान मिश्रित थोड़ा चौड़ाई का उपयोग करें, विशेष रूप से जब प्रोसेसर सामान्य प्रयोजन के उपयोग जहां पूर्णांक और चल बिन्दु क्षमता का एक उचित संतुलन की आवश्यकता है के लिए है।
 
===घड़ी की दर===
हालांकि, वास्तु सुधार अकेले विश्व स्तर पर तुल्यकालिक CPU की कमियों के सभी का समाधान नहीं है। उदाहरण के लिए, एक घड़ी संकेत किसी अन्य बिजली के संकेत की देरी के अधीन है। तेजी से जटिल सीपीयू में उच्च घड़ी दरों इसे और अधिक कठिन पूरी यूनिट भर चरण ( सिंक्रनाइज़) में घड़ी संकेत रखने के लिए बनाते हैं। यह कई आधुनिक CPUs कई समान घड़ी का संकेत है की आवश्यकता के लिए प्रेरित किया एक भी संकेत काफी खराबी के सीपीयू पैदा करने के लिए पर्याप्त देरी से बचने के लिए प्रदान किया जा सके। एक अन्य प्रमुख मुद्दा है, घड़ी दरों नाटकीय रूप से वृद्धि के रूप में , गर्मी की राशि है कि सीपीयू द्वारा छितराया हुआ है। लगातार बदलते घड़ी है कि क्या वे उस समय इस्तेमाल किया जा रहा है की परवाह किए बिना स्विच करने के लिए कई घटकों का कारण बनता है । सामान्य तौर पर, एक घटक है कि स्विच कर रहा है एक स्थिर राज्य में एक तत्व की तुलना में अधिक ऊर्जा का उपयोग करता है । इसलिए, घड़ी की दर बढ़ जाती है, ताकि ऊर्जा की खपत करता है , सीपीयू ठंडा समाधान के रूप में अधिक गर्मी लंपटता की आवश्यकता के लिए सीपीयू के कारण।
 
अनावश्यक घटकों की स्विचिंग के साथ काम करने की एक विधि घड़ी गट है, जो अनावश्यक घटकों ( प्रभावी ढंग से उन्हें अक्षम ) के लिए घड़ी संकेत बंद मोड़ शामिल है कहा जाता है। हालांकि, इस बार लागू करना मुश्किल माना जाता है और इसलिए बहुत कम बिजली डिजाइन के बाहर आम उपयोग में नहीं देखा है है। एक उल्लेखनीय हाल सीपीयू डिजाइन व्यापक घड़ी गट का उपयोग करता है कि आईबीएम पोवेर पि सी आधारित क्सीनन एक्सबॉक्स 360३६० में प्रयोग किया जाता है ; इस तरह, एक्सबॉक्स 360३६० की बिजली की आवश्यकताओं को बहुत कम हो जाता है। एक वैश्विक घड़ी संकेत के साथ समस्याओं में से कुछ को संबोधित करने का एक और तरीका है घड़ी संकेत को हटाने की पूरी तरह है। जबकि वैश्विक घड़ी संकेत हटाने कई मायनों में डिजाइन की प्रक्रिया में काफी अधिक जटिल बना देता है, अतुल्यकालिक डिजाइन समान तुल्यकालिक डिजाइन के साथ तुलना में बिजली की खपत और गर्मी लंपटता में लाभ चिह्नित ले। जबकि कुछ असामान्य , पूरे अतुल्यकालिक सीपीयू एक वैश्विक घड़ी संकेत के उपयोग के बिना बनाया गया है। इस के दो उल्लेखनीय उदाहरण एआरएम से शिकायत ताबीज और मइपस् R3000र३००० संगत मिनि मइपस् हैं।
 
बल्कि पूरी तरह से घड़ी संकेत को हटाने की तुलना में , कुछ सीपीयू डिजाइन डिवाइस के कुछ भागों अतुल्यकालिक हो सकता है, इस तरह के सुपेर अदिश पाइपलाइनिंग के साथ संयोजन के रूप में अतुल्यकालिक ALUs का उपयोग कर कुछ गणित प्रदर्शन लाभ प्राप्त करने के लिए के रूप में अनुमति देते हैं। हालांकि यह पूरी तरह स्पष्ट नहीं है कि पूरी तरह से अतुल्यकालिक डिजाइन उनके तुल्यकालिक समकक्षों की तुलना में एक तुलनीय या बेहतर स्तर पर प्रदर्शन कर सकते हैं नहीं है, यह है कि वे कम से कम सरल गणित संचालन में उत्कृष्टता प्राप्त कर स्पष्ट है। यह उनके उत्कृष्ट बिजली की खपत और गर्मी लंपटता गुणों के साथ संयुक्त, उन्हें एम्बेडेड कंप्यूटर के लिए बहुत उपयुक्त बनाता है।
 
===समानता===
एक सीपीयू पिछले अनुभाग में की पेशकश की बुनियादी आपरेशन का विवरण सरलतम रूप है कि एक सीपीयू ले जा सकते हैं वर्णन करता है। सीपीयू के इस प्रकार, आमतौर पर के रूप में उप अदिश के लिए भेजा, पर चल रही है और एक समय में डेटा के एक या दो टुकड़े पर एक निर्देश कार्यान्वित, कि घड़ी चक्र के अनुसार कम से कम एक निर्देश है (आईपीसी < 1)।
 
इस प्रक्रिया उपअदिश सीपीयू में एक अंतर्निहित अक्षमता को जन्म देता है । के बाद से ही एक निर्देश एक समय में मार डाला है , पूरे सीपीयू अगले निर्देश के लिए आगे बढ़ने से पहले पूरा करने के लिए है कि शिक्षा के लिए इंतज़ार करना होगा। नतीजतन, उपअदिश सीपीयू निर्देश जो निष्पादन पूरा करने के लिए एक से अधिक घड़ी चक्र लेने पर " लटका " हो जाता है । यहां तक ​​कि एक दूसरे निष्पादन इकाई जोड़ने ( देखें नीचे ) के प्रदर्शन में ज्यादा सुधार नहीं करता है ; के बजाय एक मार्ग लटका दिया जा रहा है, अब दो रास्ते रख दिया जाता है और अप्रयुक्त ट्रांजिस्टर की संख्या में वृद्धि हुई है। इस डिजाइन, जिसमें सीपीयू के निष्पादन संसाधनों एक समय में केवल एक निर्देश पर काम कर सकते हैं , केवल संभवतः अदिश प्रदर्शन (घड़ी चक्र के अनुसार एक निर्देश , आईपीसी = 1) पहुँच सकते हैं। हालांकि, प्रदर्शन लगभग हमेशा उपअदिश है (घड़ी चक्र के अनुसार कम से कम एक अनुदेश , आईपीसी < 1)।
 
प्रयास अदिश और बेहतर प्रदर्शन को प्राप्त करने के डिजाइन के तरीके है कि CPU कम रैखिक व्यवहार करते हैं और समानांतर में और अधिक करने के लिए पैदा की एक किस्म में हुई है। जब सीपीयू में समानता की चर्चा करते हुए , दो शब्दों आम तौर पर इन डिजाइन तकनीकों वर्गीकृत करने के लिए इस्तेमाल कर रहे हैं:
==संदर्भ==
<ref>https://en.wikipedia.org/wiki/Central_processing_unit</ref>
<ref> "Intel Performance Counter Monitor – A better way to measure CPU utilization". </ref>
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