Seuraa 
Viestejä45973

Olen käsittänyt että tietokoneen suorituskykyyn vaikuttaa olennaisesti prosessori. Prosessorin nopeutta kuvataan megaherzeinä, jonka olen kuullut tarkoittavan "laskutoimitusta sekunnissa" tms. Siis mitä se laskee ja miksi?

Ylä-asteella opettaja kehuskeli meille, että oli päässyt kurkistamaan tehokkaalla mikroskoopilla prosessorin sisään ja näky oli lumonnut hänet ikiajoiksi. Hän oli nähnyt ikäänkuin suurkaupungin pilvenpiirtäjineen ja katuineen. Oliko hän vain humalassa, mikä on totuus?

Onko tämä ihmiskunnan tärkein keksintö tullut avaruudesta lahjana vai tietääkö joku ihmiskunnan edustaja todella miten se toimii? Onko täällä ketään joka tietäisi prossuista oikeasti jotain. Siis siitä fyysisestä puolesta, softapuoli ei kiinnosta...

Sivut

Kommentit (33)

Aiheesta on kirjoitettu kymmeniä kirjoja.. kannattanee vilkaista esim. wikipedian artikkeli.

"mitä se laskee, ja miksi?"

Käytännössä se kuvaa kaikkea kahdella luvulla, 0 ja 1. Piuhassa joko on, tai ei ole jännitettä. Nällä jännitteillä se sitten laskee ainoastaan yhteen laskuja ja siirtelee jännitteitä paikasta toiseen sille annettujen ohjeiden perusteella. Tämä riittää hyvin siihen, että sillä voidaan laskea kaikkea muutakin

Ai että miksi laskee? Koska ihminen on sitä niin käskenyt.

Helpointa on tietysti käskeä opiskelemaan aiheesta lisää. Tuo vastausesi oli juuri sitä mitä en halua tietää. Haluaisin tietää prosessorin rakenteesta, "infrastruktuurista". Onko siellä niitä pilvenpiirtäjiä? Opetetaanko jossain yliopistossa prosessorinsuunnittelua?

Wikipedia:
"Suoritinperheet voidaan edelleen jakaa arkkitehtuureihin niiden iän ja sukupolven mukaan. Esimerkiksi SPARC-perheen aikaisemmat arkkitehtuurit, HyperSPARC ja SuperSPARC, toteuttavat SPARC v7 -käskykannan ja uudemmat arkkitehtuurit 64-bittisen SPARC v9 -käskykannan, jota käyttäviä malleja ovat Sun Microsystemsin UltraSPARCin eri mallit ja Fujitsun SPARC64."

Ehkä se onkin liikaa vaadittu selvittää sitä rakennetta maalaisjärjelle sopivasti.

Sisältö jatkuu mainoksen alla
Sisältö jatkuu mainoksen alla
Volitans
Seuraa 
Viestejä10670

Tietokoneen prosessori on vain yksi tietokoneen suorituskykyyn vaikuttavista tekijöistä. Monissa järjestelmissä levymuistin nopeus on paljon oleellisempi. Ja vieläkin oleellisempaa lähes kaikissa tapauksissa on keskusmuistin määrä. Prosessoreissa on lisäksi eri tasoisia välimuisteja, joilla sovelluksesta riippuen voi olla hyvinkin ratkaiseva rooli kokonaissuorituskykyyn.

Prosessorin kellotaajuus kertoo vain kyseisen prosessorin peruskellotaajuuden, jolla se käsittelee sille annettuja komentoja. Prosessorista riippuen yhden komennon suorittamiseen voi mennä yhdestä usempaan kellojaksoon. Tästä syystä prosessorien nopeuksia ei voida vertailla pelkän kellotaajuuden perusteella. Prosessorien välillä on myös eroja niiden käsittelemien sanojen pituuksissa; ensimmäiset olivat 4-bittisiä, sitten 8, 16, 32 ja nykyään 64 bittisiä - välimallejakin löytyy lähinnä mikrokontrollereista.

Volitans
Seuraa 
Viestejä10670
RI
Niin että tietääkö joku siitä rakenteesta? Vai onko se samaa kuin kysyisi mitä on fysiikka?

Samalla tavalla toimivat, kuin piille tehdyt muutkin mikropiirit. Prosessoreissa on vain yleensä ahdettu enemmän transistoreita ja myös koteloinnissa on useampia pinnejä.

Nykyiset prosessorit pohjautuvat von Neumannin arkkitehtuuriin, joka puolestaan periytyy Turingin koneesta. Eli hae vaikkapa kirjastosta teoksia hakusanoin Alan Turing, von Neumann, Zuse. Näin pääset alkuun mitä tulee tietokoneiden keskusyksiköiden toimintaan.

Nimenomaan Konrad Zusen keskusyksiköiden toimintaselostukset ovat havainnollisia, koska ne ovat releisiin perustuvia - tosin hieman myöhemmin jo radioputkiin.

RI
Onko tämä ihmiskunnan tärkein keksintö tullut avaruudesta lahjana vai tietääkö joku ihmiskunnan edustaja todella miten se toimii? Onko täällä ketään joka tietäisi prossuista oikeasti jotain. Siis siitä fyysisestä puolesta, softapuoli ei kiinnosta...

Tuohon juuri yritin vastata... mutta vastaukseni ei ilmeisesti kelvannut

RI
Halvinta löytää tietoa on tietysti netissä, mutta haku teettää työtä, mutta sopivin termein (etsi sanastoja ja nouki teksteistä) se onnistuu. Kunnon kirja on paras keino.
Itse satuin divarista löytämään amerikkalaisen kirjan:
Douglas Hall, Microprocessors and indefeising programming and hardware
600 sivua A4. Siinä on 8086-80486 prossuperheet.
Jotain tuollaista kannattaa hakea, mieluiten suomeksi, jos enkku ei suju.

Toimintaperiaatteen voi kuvata sanomalla että saman saisi pelkistettynä toiminaan vaikka paineilmalla toimivilla kytkimillä, jotka suorittavat loogisia operaatioita, kuten joitain automaation ohjauksia on tehty joskus.

Jos todella haluat oppia mikä on tietokone, se onnistuu varmasti mutta vaatii aikansa ja työnsä. Se, mitä mikropiirit ovat syöneet ei ole tärkeimpiä tietoja.
Hahmota ensin kokonaisuus ja sen jälkeen osia. Siten kokonaiskuva säilyy, eikä kompastele pikkuasioihin.

Volitans
Tietokoneen prosessori on vain yksi tietokoneen suorituskykyyn vaikuttavista tekijöistä. Monissa järjestelmissä levymuistin nopeus on paljon oleellisempi. Ja vieläkin oleellisempaa lähes kaikissa tapauksissa on keskusmuistin määrä. Prosessoreissa on lisäksi eri tasoisia välimuisteja, joilla sovelluksesta riippuen voi olla hyvinkin ratkaiseva rooli kokonaissuorituskykyyn.

Prosessorin kellotaajuus kertoo vain kyseisen prosessorin peruskellotaajuuden, jolla se käsittelee sille annettuja komentoja. Prosessorista riippuen yhden komennon suorittamiseen voi mennä yhdestä usempaan kellojaksoon. Tästä syystä prosessorien nopeuksia ei voida vertailla pelkän kellotaajuuden perusteella. Prosessorien välillä on myös eroja niiden käsittelemien sanojen pituuksissa; ensimmäiset olivat 4-bittisiä, sitten 8, 16, 32 ja nykyään 64 bittisiä - välimallejakin löytyy lähinnä mikrokontrollereista.

Pitää muistaa myös se, että nykyisin on saatavilla tuplaytimellä varustettuja prosessoreja. Niissä samalla kellojaksolla suoritetaan kahta eri käskysarjaa.
Jos halutaan arvoida prosessorien nopeuksia, niin parempi mittari on mflops/s luku. Eli kuinka monta miljoonaa liukulukulaskutoimitusta prosessori pystyy suorittamaan sekunnissa. Tai sitten karkeampi mittari suuntaa antava mittari on käyttää standardoitua nopeutta testaavaa ohjelmaa.

Jos halutaan tutustua prosesorien sisäiseen rakenteeseen, niin suosittelen hakeutumaan Suomessa TKK:hon ja osallistumaaan tietokoneen arkkitehtuuri kurssille. Sillä kurssilla tulee kyllä prosessorin rakenne turhankin tutuksi.

Paul M
Seuraa 
Viestejä8643

No hitto. Kaveri kysyy oliko opettaja juovuksissa, kun väitti nähneensä kuin pilvenpiirtäjiä ja täällä opetetaan heti miten kompputteri toimii.

Saattoi olla juovuksissa, mutta näkymä on lumoava. Mikropiirien näkyvä pintarakenne muistuttaa lähinnä kaupunkikuvaa lintuperspektiivistä. Tosin siinäkin on vain yksi kerros näkyvissä. Johtimia, eristeitä ja komponenentteja on useassa kerroksessa siinä ja johtimien risteilyissä rakenne nousee muuta ympäristöä korkeammalle.

Eikö joku keksisi linkkiä valotusmaskeihin tai juuri tuollaisiin mikroskooppikuviin.

Hiirimeluexpertti. Majoneesitehtailija. Luonnontieteet: Maailman suurin uskonto. Avatar on halkaistu tykin kuula

Paul M
No hitto. Kaveri kysyy oliko opettaja juovuksissa, kun väitti nähneensä kuin pilvenpiirtäjiä ja täällä opetetaan heti miten kompputteri toimii.

Saattoi olla juovuksissa, mutta näkymä on lumoava. Mikropiirien näkyvä pintarakenne muistuttaa lähinnä kaupunkikuvaa lintuperspektiivistä. Tosin siinäkin on vain yksi kerros näkyvissä. Johtimia, eristeitä ja komponenentteja on useassa kerroksessa siinä ja johtimien risteilyissä rakenne nousee muuta ympäristöä korkeammalle.

Eikö joku keksisi linkkiä valotusmaskeihin tai juuri tuollaisiin mikroskooppikuviin.

Kiitos, Paul pääsi lähimmäs kysymyksen ydintä.

Wikipedia kertoo edelleen:
"Kolmekymmentä vuotta myöhemmin, vuonna 2001, uusin mikroprosessori Intelin perheessä oli Itanium. Se sisälsi noin 25 000 000 transistoria, sen kellotaajuus oli 733 MHz, kerralla käsiteltävän tiedon leveys oli 64 bittiä (16 numeroa), ja Itanium pystyi suorittamaan 7 491 miljoonaa käskyä sekunnissa.

Kehityksen vauhti on ollut häkellyttävä; ihmiskunnan tekniikan historia ei tunne vastaavaa ilmiötä."

Kun prossut ovat parin neliösenttimetrin kokoluokassa (varmaan jo pienempiäkin?) niin tuntuu jotenkin yliluonnolliselta notta prossut toimii näinkin hyvin. Eli kun 25 miljoonaa transistoria saadaan toimimaan yhdessä noin pienellä alueella ja varmasti transistoreiden välillä on aikamoinen määrä "teitä". Rakennusinsinöörinä tuntee itsensä pieneksi kun ei saa 5 m leveää nosto-ovea mahtumaan 100 m korkeaan 50 m leveään rakennukseen.

Siis se mikä minua kiinnostaa on tuo uskomaton "infra" joka vielä toimii todella luotettavasti, ja se miten se luodaan käytännössä. Pienet on vehkeet näillä rakentajilla..
Mutta ilmeisesti tässäkään ei ole oikotietä onneen vaan pitäisi vain opiskella aihetta...

RI
Siis se mikä minua kiinnostaa on tuo uskomaton "infra" joka vielä toimii todella luotettavasti, ja se miten se luodaan käytännössä.

Ensinnäkin suunnittelun jälkeen valmistunut prosessori on yleensä kohtuullisen buginen ja se joutuukin sen jälkeen testauksen alle, jolla vikoja yritetään löytää ja sen jälkeen korjata. Testaamisen jälkeenkin prosessoreihin jää vielä joskus bugeja, eli ne saattavat joissain tilanteissa laskea väärin.

Kun puhut luomisesta, tarkoitatko suunnitelmaa, vai sitä miten suunnitelman pohjalta luodaan varsinainen fyysinen laite?

Neutroni
Seuraa 
Viestejä34592
RI
Olen käsittänyt että tietokoneen suorituskykyyn vaikuttaa olennaisesti prosessori. Prosessorin nopeutta kuvataan megaherzeinä, jonka olen kuullut tarkoittavan "laskutoimitusta sekunnissa" tms. Siis mitä se laskee ja miksi?



Sitä ei taidettu sanoa, että prosessori suorittaa yksinkertaisia käskyjä. Tyyliin lukee luvun muistista prosessori rekisteriin, tallettaa luvun reksiteristä muistiin, laskee kahden reksiterin summan ja niin edelleen. Nuo käskyt ovat käytännössä lukuja muistissa, tyyliin luku 375 tarkoittaa että summataan reksisteri 3 ja reksiteri 5 ja sijoitetaan tulos rekisteri 3:een. Kellotaajuus on tuota käskynsuoritusta ohjaavan elektroniikan tahdistusta varten. Joka kellojaksolla suoritetaan käsky tai sen osa (usein käskyt, varsinkin muistinosoitukset, vievät useita kellojaksoja). Itse laskujen suoritusnopeuteen vaikuttaa moni muukin asia, korkein kellotaajuus ei merkitse automaattisesti nopeinta prosessoria.


Ylä-asteella opettaja kehuskeli meille, että oli päässyt kurkistamaan tehokkaalla mikroskoopilla prosessorin sisään ja näky oli lumonnut hänet ikiajoiksi. Hän oli nähnyt ikäänkuin suurkaupungin pilvenpiirtäjineen ja katuineen. Oliko hän vain humalassa, mikä on totuus?



Kyllä näky on hämmästyttävä, mutta minusta se muistuttaa enemmän matalasti ja tiheästi rakennettua esikaupunkia. Jyrkkiä korkeuseroja ei komponenttien valmistusprosessissa synny.


Onko tämä ihmiskunnan tärkein keksintö tullut avaruudesta lahjana vai tietääkö joku ihmiskunnan edustaja todella miten se toimii? Onko täällä ketään joka tietäisi prossuista oikeasti jotain. Siis siitä fyysisestä puolesta, softapuoli ei kiinnosta...

Ihan sähkötekniikkaa se on. Erikoista nykyisissä prosessoreissa on vain systeemin laajuus, kymmeniä miljoonia transistoreja ja kytkentöjä. Käytännössä nuo suunnitellaan hierarkkisena lohkorakenteena. Siellä on väylanhallintaa, aritmeettis-loogisia yksilöitä, reksiterit ja niin edelleen. Jokainen lohko koostuu edelleen pienemmistä yksiköistä ja pohjalla ovat yksittäiset transistorit. Hierarkkinen rakenne voidaan hallita, vaikka yksittäisten perusrakenneosien märää tuntuukin täysin käsittämättömältä.

Sekin on tietysti vahva mielipideasia, onko mikroprosessori ihmiskunnan tärkein keksintö. Ellei sitä olisi, palaisimme ajassa 30 vuotta taaksepäin, 1970-luvulle. Ellei esimerkiksi maanviljelystä olisi, palaismme 10000 vuotta taaksepäin oloihin, joissa mikroprosessoreista ei olisi vähääkään hyötyä.

Neutroni
Seuraa 
Viestejä34592
RI
Opetetaanko jossain yliopistossa prosessorinsuunnittelua?

Kyllä opetetaan. Tosin ei kokonaisuutena, koska se on liian laaja alue yhden ihmisen hallittavaksi. Materiaalifysiikka kehittää materiaaleja ja kiteenkasvatusta. Mikroelektroniikassa kehitellään uusia peruskonponenttejä ja niiden valmistusmenetlemiä. Varsinaiset mikropiirinsuunnittelijat suunnittelevat piirejä käyttäen perusosia. Elektroniikkasuunnittelija suunnittelee prosessorin kokonaisuuden ja liitännät ulkomaailmaan. Ohjelmoija panee prosessorin työskentelemään järkevästi. Tietysti nuo alat menevät osin päällekkäin, mutta kukaan ei hallitse kaikkea.

NIIN, on sanottu, että jos vain viitisentoista vuotta
ennen mikropiirien tuloa joku olisi löytänyt sellaisen, se
olisi ollut yhtä tajuttava, kuin jos se olisi tullut
Marsista !

RI

Onko tämä ihmiskunnan tärkein keksintö tullut avaruudesta lahjana vai tietääkö joku ihmiskunnan edustaja todella miten se toimii? Onko täällä ketään joka tietäisi prossuista oikeasti jotain. Siis siitä fyysisestä puolesta, softapuoli ei kiinnosta...

Vaikka jotkut asiat ovat monimutkaisia ja ihmeellisia, ei se tarkoita sitä että ne olisivat avaruudesta tulleet (tai jonkin henkiolennon luomia). Insinöörit ne ovat kaikessa viisaudessaan rakentaneet. Prosessorin fyysista toimintaa ymmärtääkseen voi aloittaa vaikka jostain puolijohdetekniikan ja materiaalifysiikan oppikirjoista.

Sivut

Suosituimmat

Uusimmat

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Suosituimmat