Как устроен процессор | Константин Шуткин
00:01 История процессоров
- Видео начинается с предыстории процессоров, начиная с механических компьютеров и телеграфных реле.
- В 1930-х годах, ученые случайно обнаружили возможность использования телекоммуникационных реле в качестве деталей для простых вычислителей.
02:51 Развитие двоичной системы счисления
- В видео объясняется, как работает двоичная система счисления, где есть только ноль и единица.
- Упоминается, что в десятичной системе счисления, есть числа от нуля до девяти, которые располагаются в разрядах.
06:37 Создание первого компьютера
- В видео рассказывается о создании первого компьютера из телекоммуникационных реле, который мог складывать и вычислять комплексные числа.
- Этот компьютер был похож на калькулятор и облегчил работу нескольких человек.
08:29 Эволюция процессоров
- В видео объясняется, как процессоры начали усложняться, начиная с элементарных схем, которые могли принимать данные и выдавать числа.
- В дальнейшем, процессоры стали способны выполнять различные операции, в зависимости от комбинации электрических сигналов на контактах.
10:23 Эволюция процессора
- Рассказ о том, как развивались процессоры от реле до современных кремниевых процессоров.
- Упоминаются различные архитектуры процессоров, такие как гарвардская и фон Неймана.
15:58 Современные процессоры
- Современный процессор выглядит как кусок кремния с множеством электрических контактов.
- Процессор выполняет операции сложения, умножения и деления на основе двоичной системы счисления.
17:52 Микросекунды, миллисекунды и наносекунды
- Микросекунда равна 1/1000 секунды, миллисекунда равна 1/1000 микросекунды, а наносекунда равна 1/1000 миллисекунды.
- Частота процессора (например, 2 ГГц) означает, сколько операций процессор может выполнить за одну наносекунду.
21:14 Виды памяти в процессоре
- В процессоре есть разные виды памяти, включая оперативную память, жесткий диск и другие виды памяти.
- Кэш и регистры также являются видами памяти, которые используются в процессоре.
23:05 Регистры и их использование
- Регистры – это ячейки памяти, которые используются для хранения информации.
- Количество регистров в процессоре может быть разным, и они используются для хранения различных типов данных.
25:17 Кэш и его роль в работе процессора
- Кэш – это вид памяти, который используется для хранения часто используемых данных.
- Кэш делится на несколько уровней, и чем ближе кэш к процессору, тем быстрее он работает.
- Процессор сначала ищет данные в кэше, и только если их там нет, он обращается к оперативной памяти.
0:01
Привет Меня зовут Константин Шуткин это
0:03
лекция под названием Как устроен
0:06
процессор для проекта it University сайт
0:10
проекта itemp university.com там
0:12
различные курсы бесплатные по it
0:16
психологии и другим
0:19
вещам и
0:21
э с чего я хотел начать
0:24
А с некой предыстории вообще того как
0:27
появился процессор потому что через
0:30
предысторию какого-то понятия его
0:34
легче легче себе
0:36
представить тем более любая эволюция
0:38
любая предыстория Она всегда начинается
0:40
с чего-то простого и только потом
0:42
постепенно усложняется усложняется
0:44
Поэтому вот в таком ключе я и
0:48
хочу
0:51
начать начнём с того что 100 лет назад
0:54
компьютеров е не было Точнее говоря были
0:56
механические компьютеры То есть были
0:58
некие устройства
1:00
ты мог там Ручку покрутить и он там мог
1:02
что-то сложить или там умножить и этим
1:05
пользовались были всякие логарифмические
1:07
линейки этим пользовались но
1:11
э Конечно же это всё равно не снимало
1:15
кучу ручного труда
1:16
с людей и поэтому Когда нужно было
1:21
что-то трудоёмкого вычислить то для
1:24
этого использовались компьютеры но
1:26
компьютеры в смысле люди у них должность
1:29
была компьютер Вот то есть человек сидел
1:32
и что-то там считал руками иногда мог
1:34
вот эту мясорубку прокрутить чтобы там
1:38
что-то какие-то числа посчитали но в
1:39
целом расчёты занимали очень много
1:42
времени то есть целые штаты держались
1:44
вот этих вот самых компьютеров это было
1:46
всего лишь 100 лет
1:47
назад Затем в Да параллельно с этим
1:52
бурно развивалась математика и
1:55
теоретические какие-то основы для
1:57
существования компьютеров они были
1:59
заложены в общем-то и в X веке и даже до
2:03
этого но на практике это ни во что не
2:07
воплощать и Но что бурно ещё развивалось
2:11
бурно развивались телекоммуникации То
2:13
есть были такие компании в той же самой
2:15
Америке как at&t потом была компания
2:18
Bell laabs и вот эти компании Они
2:22
развивая телефонию развивая
2:25
телекоммуникации они содержали у себя
2:27
также штаты учёных там
2:31
Ну этих самых компьютеров
2:35
и в тридцатых годах 20 века
2:40
был было несколько учёных
2:44
которые случайно натолкнулись на то что
2:48
можно использовать телекоммуникационные
2:51
реле в
2:53
качестве в качестве деталей для неких
2:56
простых вычислителе То
2:58
есть числитель который сделал дяденька с
3:02
фамилией тибе если мне память не
3:04
изменяет Как он выглядел
3:08
значит была какая-то дощечка у этой
3:11
дощечки было две
3:13
лампочки и было два
3:17
Контакта
3:19
и на лампочках отображался результат
3:24
сложение вот по этим двум
3:28
контактам сложение осуществлялась в
3:30
двоичной системе счисления и поэтому я
3:32
пару слов скажу Ну напомню о двоичной
3:34
системе счисления как она вообще
3:36
работает то есть если в десятичной
3:38
системе счисления У нас есть числа от
3:39
нуля до девяти и мы их соответственно
3:43
располагаем в разряды Да и в данном
3:45
случае четыре единицы это будет 1.111 то
3:48
в двоичной системе счисления э
3:51
соответственно Максимум в одном разряде
3:53
это единичка то есть есть только ноль
3:54
и единица фактически два значения
3:56
поэтому она называется двоичная
3:59
соответственно те же самые четыре
4:00
единицы они будут означать уже совсем
4:03
другое как вообще в принципе позиционные
4:06
системы счисления работают то есть мы в
4:09
целом как-то это интуитивно понимаем Но
4:12
это можно разложить вот допустим 4
4:14
единиц в десятичной системе счисления то
4:15
есть 1111 можно представить следующим
4:18
образом как значение разряда в данном
4:21
случае это единичка умноженное
4:25
на 10 это основание системы счисления то
4:29
есть здесь будет десятка Вот на этом
4:31
месте и и десятка – это будет в той
4:33
степени в которой находится сама позиция
4:36
числа то есть если здесь у
4:39
нас вот эта позиция У нас нулевая вот
4:43
это вот первая позиция Ну вот здесь
4:46
сверху нарисую Вот это нулевая позиция
4:48
это Первая это вторая Это третья и
4:50
соответственно 10 будет здесь в нулевой
4:52
степени м вот это вот число последнее –
4:56
это единица умноже на 10 в нулевой
4:57
степени и в итоге это нам даёт
5:00
единичку единица во второй позиции
5:02
точнее в первой вот этой вот позиции это
5:05
есть единица умноженная на 10 в первой
5:09
степени Ну и она приплюсовать вот к этой
5:12
единице Ну и так далее То есть
5:13
получается в данном случае мы имеем
5:15
единица умноженная на 10 в третье
5:17
степени плюс единица умноженная на 10 во
5:19
второй степени и так далее Это
5:21
десятичная система счисления двоичная
5:23
система счисления ровно тоже самое
5:24
просто меняется основание то есть не
5:26
десятка уже А двойка Поэтому в данном
5:28
случае получается
5:30
тоже здесь третья позиция вторая первая
5:33
нулевая и получается единица умноженная
5:36
на двойку в третьей степени плюс едини
5:40
умноже на двойку во второй
5:44
степени плюс едини умноже на двоку в
5:48
первой плюс едини умноже на двоку в
5:50
нулевой и в итоге получается у нас
5:52
двойка в третьей степени это у нас 8
5:57
п п
6:00
потому что 2 в нуво степени это всегда
6:02
точнее любое число в нулевой степени это
6:04
едини и получается 12 14 Ну 15 да то
6:07
есть десятичной системе счисления Вот
6:09
это число это 111 в двоичной системе
6:12
счисления это
6:13
15 так вот вернёмся к цу то есть что он
6:18
сделал он сделал из вот этих вот реле
6:21
телекоммуникационных он сделал сумматор
6:23
двои у которого
6:25
былом и
6:28
вхо по сути вот эти два входа могли
6:31
принимать только два значения нолик и
6:33
единичка где нолик – это отсутствие
6:35
электричества а единичка – это наличие
6:37
электричества соответственно если мы
6:39
допустим сюда подадим электричество А
6:41
сюда не подадим У него загоралась одна
6:43
лампочка вот эта вот если мы подавали
6:46
электричество на оба контакта то
6:49
загоралась уже другая лампочка вот эта а
6:51
э не загоралась потому что двойка в
6:55
двоичной системе счисления – это 1 0 то
6:57
есть вот эта лампочка загорелась это нет
7:00
соответственно Ну и короче по сути вот
7:03
этот сумматор он точнее даже
7:05
полусумматор он мог получается
7:07
складывать два числа в двоичной системе
7:09
счисления отображать их вот на этих вот
7:11
лампочках Ну и этот самый Тиц он значит
7:14
увлёкся этой идеи и у
7:17
себя значит где-то там на кухне
7:21
даже собрал Более сложный вычислитель
7:24
кой мо свать более руе
7:29
относились к этому как к забаве какой-то
7:31
в той компании в которой он работал
7:32
которая называлась BS напомню
7:35
и но когда потом обнаружили что в целом
7:40
вроде бы идея неплохая предложили ему
7:42
сделать некий вот этот вот калькулятор
7:45
для сложения Ну для операций с
7:47
комплексными числами и он сделал эту
7:50
штуку и вот первый компьютер который
7:52
сделал этот самый шти он был сделан из
7:54
телекоммуникационных реле я об
7:56
устройстве реле сейчас говорить не буду
7:58
но в целом оно очень простое и до сих
7:59
пор эти реле
8:01
используются так вот значит он из этих
8:03
реле собрал штуковину которая позволяла
8:06
вычислять довольно большие комплексные
8:08
числа и это облегчило заменило там штат
8:11
из там нескольких человек Тех самых
8:14
компьютеров то есть людей компьютеров
8:18
Вот и поэтому первые компьютеры Они в
8:20
общем-то были похожи больше на
8:21
калькулятор они умели складывать потом
8:24
дальше было обнаружено что можно
8:25
комбинируя вот эти вот все схемки друг с
8:27
другом то есть вот такие вот сумматоры
8:29
да как-то хитро комбинируя друг с другом
8:31
можно было и там и умножать и делить и
8:33
что угодно
8:34
делать с числами э И вот так началась
8:39
эволюция компьютеров по
8:41
сути уже начались какие-то теоретические
8:43
изыскания там
8:45
подключились большие головы к этому
8:48
всему процессу и эта сфера начала
8:50
стремительно эволюционировать конечно же
8:51
в первую очередь это было Приложи к
8:54
военным разработкам то есть во время
8:55
Второй мировой войны как раз вот эти
8:57
релейные компьютеры развивались с
8:59
помощью них х рассчитывалась там
9:00
баллистика Ну в целом какие-то автоматы
9:03
заряжания и так далее и так далее То
9:04
есть всё что касалось
9:06
военных дел вот туда собственно вся эта
9:09
двоичная арифметика она туда была
9:12
подключена следующий эволюционный шаг Ну
9:15
и собственно это и был процессор то есть
9:17
лекция у нас называется как работает
9:19
процессор и вот это был такой
9:20
элементарный процессор который там мог
9:22
на вход
9:24
принимать условно вот данные в виде Вот
9:27
таких вот электрических сигналов и на
9:28
выход там нах
9:30
давать какое-нибудь
9:31
число Потом эта схема она начала
9:33
усложняться усложняться и в плане самого
9:36
устройства и в плане тех кирпичиков
9:39
которые выполняли роль этих самых
9:42
суматор – это не единственная схема в
9:44
процессоре но она одна из
9:46
основополагающих так вот в чём начало
9:49
происходить усложнение в том что вот на
9:51
вот эти вот контакты можно было подавать
9:54
уже не только данные Ну то есть в виде
9:56
чисел а е и конды Ну то есть условно
10:01
если я там вот эти вот две лампочки сюда
10:03
вот на оба два этих контакта
10:05
Подал электричество да то там допустим в
10:09
процессоре происходило сложение если там
10:12
только на один контакт подало
10:13
электричество то умножение Ну то есть по
10:15
сути можно было на какие-то контакты
10:17
давать там напряжение в разных
10:19
комбинациях и в зависимости от этого
10:21
выполнялась та или иная операция то есть
10:23
на одних контактах грубо говоря были
10:25
какие-то данные в виде чисел а на другие
10:27
контакты подавались команды
10:30
таким образом начинала рождаться
10:31
архитектура
10:34
процессора значит Ну опять же я не буду
10:36
сейчас слишком уходить в детали потому
10:38
что лекция тогда усложни но были там
10:41
всякие теоретические изыскания насчёт
10:44
того что была там гарвардская
10:47
архитектура процессора
10:49
архитектура фон Неймана и в общем они
10:52
различались тем что в одной из
10:55
архитектур данные и команды
10:59
и те же контакты Ну то есть и числа и
11:02
непосредственно операция там умножение
11:04
сложение и так далее они шли на одни и
11:06
те же
11:07
контакты а в случае с другой
11:10
архитектурой там это разделяло то есть
11:12
на одни контакты шли данные А на другие
11:14
контакты шли команды у этих архитектур
11:16
есть различия у них есть плюсы и минусы
11:17
но речь не об этом речь у нас идёт об
11:19
эволюции процессора значит первый
11:22
процессор был основан на реле он
11:24
выполнял простые операции в виде
11:25
сложения умножения там деления следующие
11:28
процессоры уже делались на вакуумных
11:31
лампах Все наверное помнят эти советские
11:33
телевизоры с вакуумными лампами по
11:35
большому счёту эти вакуумные лампы они и
11:36
в советских телевизорах собственно
11:38
выполняли роль Тех самых реле но
11:41
вакуумные лампы они были были более
11:44
видимо выгодны и финансово и как-то с
11:46
точки
11:47
зрения работы с ними Они более выгодны
11:50
были чем реле и соответственно с помощью
11:52
этих вакуумных ламп организовывали ровно
11:53
те же самые схемы ровно те же самые
11:55
сумматоры и так далее и так далее То
11:57
есть по сути процессоры это были
11:58
огромные шкафы с кучей кучей вот этих
12:00
вот вакуумных ламп
12:03
э значит что далее дальше произошёл
12:08
такой шаг по сути то есть менялось
12:11
м менялись какие-то способы организации
12:14
процессора Да но не менялась Суть в
12:18
основе всегда лежал тот же самый там
12:20
сумматор да как одна из простейших
12:22
единиц
12:23
процессора я напомню для вновь прибывших
12:26
сумматор – это очень простая штука вот
12:27
здесь вот изображён
12:29
сумматор который умеет складывать два
12:31
двоичных числа вот это вот это две
12:33
лампочки эти две лампочки Они вообще
12:35
говоря по умолчанию если вот сюда
12:37
никаких сигналов не подаётся
12:38
электрических имеется в виду сигналов то
12:40
эти лампочки они не горят если подать
12:43
электрический сигнал на один контакт то
12:44
загорится одна лампочка вот здесь вот
12:46
справа это будет означать единичку если
12:49
подать напряжение на два контакта То
12:53
есть получается что каждый контакт если
12:56
на него электричество не идёт то это
12:57
означает что здесь ноль число ноль если
13:01
электричество идёт то это означает
13:03
единицу
13:05
соответственно сумматор вот простейшая
13:07
единица процессора – это такая штуковина
13:10
у которой на вход даётся электрическое
13:12
напряжение А на выход Ну там либо у вас
13:15
на мониторе либо там на лампочках либо
13:18
как угодно даётся результат в случае с
13:21
сумматора Это сложение двух допустим
13:23
единиц да то есть в двоичной системе
13:26
счисления вот сложение двух едини это
13:28
будет двойка при этом гореть будет Вот
13:30
эта лампочка А вот эта не будет гореть
13:32
то есть здесь будет единичка здесь нолик
13:34
в двоичной системе счисления вот такое
13:36
вот число 1 0 означает двойку в общем
13:40
такое лирическое отступление так вот
13:42
следующий Революционный шаг который
13:43
произошёл в пятидесятых шестидесятых
13:45
годах это переход с вот этих вот
13:46
вакуумных ламп на кремни были сделаны
13:50
значит кремниевые
13:53
процессоры как это всё
13:57
работало то есть были маленькие
14:00
детальки такие вот Может быть вы даже
14:02
видели они до сих пор собственно
14:04
используются такое вот маленькая
14:06
какая-то там круглая или там квадратная
14:09
бляшка и у него там три контакта вот сие
14:12
называется транзистор так вот стали
14:14
организовывать те же самые процессоры
14:16
которые умели выполнять различные
14:18
операции стали их организовывать с
14:20
помощью транзисторов это оказалось
14:21
гораздо выгоднее дешевле надёжнее чем
14:25
история с вакуумными лампами потому что
14:26
вакуумные лампы постоянно перегорали они
14:29
были дорогие и в общем вообще они были
14:31
неудобны они очень грели Воздух у них
14:33
там 70% электричества уходило на
14:36
отопление собственно воздуха их
14:38
приходилось охлаждать постоянно и так
14:39
далее и устройство с вот этими вот
14:43
транзисторами
14:44
кремниевы оно было значительно дешевле
14:47
легче надёжнее и так далее и
14:49
миниатюрные следующий эволюционный шаг
14:51
был это когда там инженеры задумались
14:54
над тем что А зачем нам собственно
14:56
говоря кремний делить на вот такие вот
14:58
кусо
14:59
точ я сейчас не буду кстати говоря
15:02
говорить о физических принципах которые
15:05
лежат лежат в основани работы
15:07
транзисторов вот этих кремниевых кстати
15:09
там как раз это наверное ближе к
15:13
теме к теме квантовой физики то есть
15:15
чтобы понять как работает современный
15:17
процессор по большому счёту нужно
15:18
изучать квантовую
15:20
физику если хочется погрузиться но мы
15:22
здесь об этом говорить не будем Значит
15:24
так вот инженерам пришла в голову идея
15:26
Почему бы нам не взять
15:27
кусок сейчас момент я сотру с доски
15:32
старая Почему бы нам не взять
15:35
кусок кремния целый кусок
15:39
кремния такой
15:42
вот и на нём всю эту логику в виде там
15:45
сумматора и прочей такой ерунды на нём
15:47
эту логику всю Не ну скажем так не
15:50
выгравировать то есть по сути именно вот
15:54
в этот момент зародился процессор в том
15:56
виде в котором мы его знаем то есть у
15:58
нас у каждого Лео
15:59
стоит сейчас вот такой вот кусочек
16:04
кремния и на этом кусочки кремния
16:08
методом фотолитографии о нём как-нибудь
16:10
В следующий раз на нём выгравированы вот
16:12
эти вот все структуры через которые если
16:15
проходит электрический сигнал точнее
16:16
множество электрических сигналов то это
16:18
в какую-то вот логику
16:22
значит по этому самому процессу
16:25
электрический сигнал проходя по сути он
16:27
преобразуется и на выходе получается
16:29
какой-то результат Да вот то есть
16:32
современный процессор выглядит таким
16:34
образом что вот у нас этот кремневый
16:37
Кристалл пластиночка Да У неё есть очень
16:40
много электрических контактов Ну так
16:43
схематично себе
16:45
представим и вот на одни контакты
16:50
идёт какой-то электрические какие-то
16:52
сигналы Да которые двоичным способом По
16:55
сути
16:57
задаются и
16:59
из других контактов выходит выходной
17:02
сигнал который есть результат каких-то
17:03
операций которые внутри этого процессора
17:05
произошли но это совсем уж совсем уж
17:07
упрощённая схема и вот после того как я
17:10
обрисовал какую-то эволюционную
17:12
историю
17:13
процессора собственно мы приближаемся к
17:16
тому как работает современный процессор
17:17
который вот у вас стоит в телефоне в
17:19
ноутбуке где
17:21
угодно сейчас я сначала его наверное да
17:24
прежде чем на самом деле я перейду к
17:28
рассказу Том Как работает современный
17:30
процессор немножко нужно поупражняться в
17:33
частности вспомнить что такое
17:34
микросекунды миллисекунды и
17:38
наносекунды кто-нибудь Может подсказать
17:41
что такое миллисекунда кто-нибудь помнит
17:45
кроме
17:47
айтишников Ага миллисекунда – это 1
17:52
секунды обозначается она как MS то есть
17:55
1 миллисекунда это равно но
18:01
0
18:03
секунда микросекунда – это 1
18:07
миллисекунды обычно её
18:10
обозначают вот так вот Господи правильно
18:13
я нарисовал сейчас наоборот
18:19
короче Нарисуем вот так вот сейчас сотру
18:25
что не помню этот символ потому что в
18:27
общем-то символ тут вторичен А смысл
18:30
первин Ну представим себе Вот так так
18:33
вот
18:35
одна микросекунда равна но зап 0 затем
18:40
ещё получается Т нуля одна Миллионная от
18:45
секунды или 1 от миллисекунды А
18:47
наносекунда – это у нас получается 1 от
18:52
микросекунды Она же 1 милна от
18:55
секунды то есть но
18:59
1 2 3 4 5 6 7 8 и здесь вот единичка вот
19:07
это вот наносекунда и если вы
19:11
помните у вас когда вы покупаете телефон
19:14
Ну может быть не все на это обращают
19:16
внимание телефон ноутбук и так далее У
19:17
вас есть частота процессора такая
19:19
характеристика которую вам там на
19:21
ценнике изображают где-то в
19:22
характеристиках что вот там процессор
19:23
допустим 2 ГГц
19:28
или там 3 ГГц так вот вот это вот число
19:32
2 ГГц 3 ГГц там 4 ГГц оно означает
19:37
Сколько
19:39
тактов я объясню что такое такт но в
19:43
целом сколько прямо в таком совсем
19:46
неправильном грубом приближении сколько
19:48
операций процессор делает в одну
19:50
наносекунда то есть вот грубо говоря
19:54
Э Ваш телефон Да он там за 1 миллиард
19:57
долю секунды делает несколько
20:01
операций за один такт процессор может
20:04
сделать допустим операцию сложения то
20:06
есть два больших числа можно сложить за
20:08
там 1/2 от наносекунды грубо говоря вот
20:11
на таких скоростях работает ваш
20:13
процессор это к слову ещё раз о том что
20:15
там чтобы понять как работает процессор
20:17
нужно изучать квантовую физику потому
20:19
что по сути квантовую механику потому
20:22
что по сути вот то что выгравировано На
20:24
вот этом вот куске кремния – это
20:26
очень-очень мельчайшие структуры и
20:28
работают они с учётом вот этих квантовых
20:30
всех
20:31
эффектов так вот теперь к слову я
20:34
упомянул такое слово как операции что
20:36
вот процессор может выполнять там
20:38
две-три там пять операций в одну
20:41
наносекунда и Давайте перейдём к тому
20:44
что такое операции И к тому Какова вот
20:47
собственная архитектура современного
20:49
процессора вообще ваш процессор он
20:52
обычно многоядерный Вы наверное об этом
20:54
слышали То есть у вас вот такой вот
20:56
симметричный кусок кремня и он поделён
20:58
вот на таки такие вот длинные пластинки
21:00
вот в данном случае я нарисовал
21:01
четырёхъядерный
21:03
процессор значит у каждого из этих ядер
21:07
есть Э так называемые регистры кстати
21:10
говоря
21:14
э в компьютере Все знают есть разные
21:16
виды памяти есть жёсткий диски есть
21:18
оперативная память но есть ещё другие
21:20
виды памяти кто-нибудь знает Какие ещё
21:22
есть виды памяти у процессора Точнее
21:24
говоря у компьютера кроме оперативной
21:26
памяти и жёсткого диска
21:30
это не память Ну точнее Нет это память
21:32
но да Окей хорошо Всё верно а SS нене
21:37
это это ну по сути SSD Да Разумеется Но
21:40
это относится вот собственно к по сути к
21:43
жёстким дискам вот так вот есть
21:46
ещё два вида памяти Первый вид памяти –
21:50
это кэш в процессоре а второй вид памяти
21:54
- это регистры
21:55
процессора Вы наверное может быть тоже
21:57
встречали историю когда может быть
22:00
устанавливаете программы или
22:01
устанавливали их э помню ещё в 2010
22:04
где-то году Windows перешёл с 30 двух
22:06
разрядной версия на шестидесяти четырёх
22:08
разрядную кто-нибудь помнит этот момент
22:10
Да вот вот этот все помнят так вот Что
22:12
означало 3264 оно означало Какой длины
22:16
регистр у процессора Сколько бит у
22:18
регистра то есть вот у каждого этого
22:21
ядрышка есть там десятки регистров их
22:24
там обычно в общем 10 20 30 Вот где-то
22:27
вот такой порядок регистров и когда
22:31
Windows был
22:32
соответственно рити двух битный имелось
22:34
в виду что Windows мог работать только с
22:37
тридцати двух битным
22:39
регистрами то есть что такое тридцати
22:41
двух битный регистр это просто ну грубо
22:44
говоря 32 контакта вот я показывал вам
22:46
этот сумматор у которого было два
22:47
контакта теперь Представьте себе что
22:49
всего лишь 32 этих Контакта и
22:51
соответственно процессор может только с
22:54
этих контактов считывать различную
22:56
информацию тамчи соответственно этим
22:59
регистром ограничивается длина числа там
23:01
адрес памяти и так далее и так далее
23:03
Именно поэтому в тридцати двух битных
23:05
допустим тех же самых висах нельзя было
23:08
Э иметь больше чем 3 ГБ оперативной
23:12
памяти потому что 32 бита Это м ну то
23:16
есть 32м битами можно закодировать
23:19
максимальное число 4 млрд ну или там
23:21
около что-то вроде этого короче по сути
23:23
Т2 битами можно то есть смотрите в
23:26
оперативной памяти у каждой ячейки есть
23:28
Арес да то есть чтобы процессор мог
23:31
обратиться к оперативной памяти
23:33
компьютера ему нужно вот на вот этот вот
23:35
регистр указать адрес ячейки в памяти и
23:39
соответственно если у вас память
23:40
допустим там 20 ГБ условно говоря то у
23:44
вас получается и 20 там миллиардов или
23:48
чего там уж триллионов надо Надо
23:50
посчитать Ну не суть Короче будем
23:53
говорить миллиардов 20 млр адресов
23:55
соответственно памяти м соотвественно 20
23:58
млр адресов так вот 20
24:02
млрд я сейчас скорее всего путаю скорее
24:04
всего это либо триллионы либо что-то в
24:06
этом роде Но может быть и миллиарды но
24:07
не суть суть заключается в том что Рид
24:09
битами ты не закодируй количество ячеек
24:12
памяти Ты просто сюда не подашь адрес
24:14
там пятимиллионный
24:21
момент было решено что 32 бита уже
24:24
недостаточно сделаем Камы 64 Бита и вот
24:27
ста процессоры у которых регистры были
24:29
шестидесяти четырёх битовые ну и
24:31
соответственно Windows переписали таким
24:33
образом чтобы он работал уже с вот этими
24:35
шестидесяти чех битным регистрами чтобы
24:37
он мог оттуда считывать там числа Да
24:39
соответственно числа уже получилось
24:40
кодировать более большие
24:42
э поэтому то что сегодня современные
24:46
компьютеры работают да на очень там
24:48
больших каких-то Ну та же самая там
24:52
пресловутая Big Data Да я думаю навряд
24:54
ли бы э это было возможно если бы
24:56
процессоры были бы тридцати двух битным
24:58
хотя в принципе их можно организовать в
25:00
какие-то сети кластера и так далее В
25:02
целом первые самые процессоры они были
25:03
там восьмибитные шестнадцати битные там
25:06
в условных там восьмидесятых девяностых
25:08
годах процессоры и операционная система
25:10
они работали с регистрами 16 бит Ну так
25:12
вот значит теперь дальше о регистрах
25:15
этих регистров как я уже сказал их много
25:17
Почему их много потому что на одни
25:20
регистры подаются допустим команды А на
25:22
другие регистры подаются данные
25:24
А кроме того есть кши как я уже говорил
25:27
поэтому каждое Вот это ядро процессора
25:29
оно по сути выглядит следующим образом
25:32
Вот где-то вот здесь находятся всякие
25:34
там сумматоры умножители прочее прочее
25:37
то есть какая-то вот эта вот двоичная
25:39
логика когда куча куча куча вот этих вот
25:41
транзисторов которые выгравированы на
25:42
вот этом Вот кремнии они там
25:44
организованы таким образом
25:47
что команда Да в виде сигнала который
25:50
сюда поступает на вот эти 64 Бита Да она
25:53
каким-то образом интерпретируется с ней
25:54
выполняются какие-то пертурбации Да и
25:56
она выдаёт результат там на какой-то
25:58
регистр вот этих регистров их там
26:00
несколько
26:01
десятков затем следующий момент есть так
26:04
называемый кэш причём этот кэш делится
26:07
на несколько
26:08
уровней есть кэш уровня о есть кэш
26:13
уровня 2 и Кэш уровня 3 кэш уровня О он
26:17
как правило исчисляется в килобайтах там
26:19
32 КБ 64 КБ ну или вот какого-то такого
26:22
порядка вещи кэш уровня 2 он уже
26:26
побольше но онмед
26:28
есть жно понимать что чем меньше память
26:31
тем она быстрее чем она больше тем она
26:33
медленнее и соответственно здесь имеет
26:36
также значение Близость к самому вот
26:37
этому Вот процессору который так
26:39
называемое арифметические логическое
26:41
устройство которое выполняет собственно
26:43
все эти вычисления так вот чем память
26:44
ближе к нему расположена тем она быстрее
26:46
и тем она как правило меньше
26:48
соответственно кш есть уровня о кш
26:50
уровня 2 кш уровня 3 и каким образом
26:53
работает процессор допустим сложить
26:57
больших и у него есть допустим адрес
27:01
оперативной памяти из которого он должен
27:03
взять это число Что делает процессор
27:06
сначала Сначала он ищет
27:08
э как бы содержимое вот этой ячейкой
27:11
оперативной памяти или ячеек он ищет
27:14
Сначала это значение в реги регистрах
27:16
Нет он ищет их в кше уровня один если в
27:19
кше уровня один Нет он ищет в кше уровня
27:21
два если в кш уровня 2 Нет он ищет в кш
27:24
уровня ри И если уже и там нет то он
27:26
лезет уже в оперативную память то есть
27:29
ваш процессор когда он что-то вычисляет
27:32
Когда ваша программа работает На вашем
27:33
телефоне или
27:35
компьютере он в первую очередь работает
27:38
с памятью вот этих вот уровней и
27:39
быстродействие программы зависит кстати
27:41
говоря от во многом от того насколько
27:45
она оптимизирована под работу с вот
27:47
этими Вот регистрами кашами и так далее
27:50
То есть можно написать программу Так что
27:52
процессор будет постоянно обращаться
27:53
именно к оперативной памяти а в кэше
27:55
ничего не будет застревать и
27:56
соответственно
27:59
условно к кшу обратиться процессору там
28:02
стоит одна наносекунда да обратиться к
28:05
оперативной памяти уже там условно 30
28:08
наносекунд а то и больше а к оперативной
28:12
Господи а к жёсткому диску там вообще
28:14
уже там микросекунды миллисекунды ну в
28:16
общем уже какие-то большие
28:18
числа значит Ну вот на этом моменте мы
28:22
наверное остановимся Ну да и у вас таких
28:24
ядер много в каждом из них свой кэш в
28:26
каждом из них свой регистр
28:29
[музыка]
28:30
Значит на каждый из них подаются свои
28:33
команды поэтому у вас как бы Ваш
28:37
компьютер но он собственно говоря
28:39
процессор мог и до того как он стал
28:41
многоядерный он мог выполнять много
28:43
программ одновременно за счёт быстрого
28:45
переключения то есть грубо говоря у вас
28:47
за счёт чего у вас в вашем виндоусе
28:49
может быть открыто много одновременно
