โปรเซสเซอร์

 โปรเซสเซอร์

               ปี 1989 Intel ประกาศตัว 80486 ซึ่งเป็นซีพียูแบบ 32 บิต พร้อมเปิดตัวสิ่งที่เรียกว่า ”ไปป์ไลน์” (Pipeline)

ไปป์ไลน์ช่วยให้ซีพียูสามารถเฟ็ตช์คำสั่งเข้ามาทำงานได้หลาย ๆ คำสั่งในเวลาเดียวกันได้ โดยเอ็กซิคิวต์ 
ในแต่ละคำสั่งในแต่ละสัญญาณนาฬิกา (Clockcycle) เรียกการทำงานแบบนี้ว่า “สเกลลาร์” (Scalar)ปี 1993 ได้เปิดตัว
ซีพียูในยุคที่ 5 ที่เรียกว่า “Pentium” โดยนำไปป์ไลน์มาใส่ไว้ในซีพียูถึง 2 ตัวทำงานแบบขนานพร้อม ๆ กัน โดยไม่ขึ้นต่อ
กัน ทำให้สามารถเอ็กซิคิวต์ได้ 2 คำสั่งใน 1 สัญญาณนาฬิกาเรียกสถาปัตยกรรมนี้ว่า “ซุปเปอร์สเกลลาร์” (Superscalar)

องค์ประกอบซีพียู

Pipeline

       ไปป์ไลน์ (Pipeline) คือการทำงานแบบคาบเกี่ยวกัน (overlap) โดยการแบ่งซีพียูออกเป็นส่วนย่อย ๆ

แล้วแบ่งงานกันรับผิดชอบเดิมไปป์ไลน์เป็นเทคนิคของสถาปัตยกรรมแบบRISC ต่อมานำมาใช้กับ

สถาปัตยกรรมแบบ CISCแบ่งเป็นภาคหลัก ๆ คือ ภาคเฟ็ตช์คำสั่ง (Instruction Fetch)

ภาคการถอดรหัสคำสั่ง (Instruction Decode)

ภาครับข้อมูล (Get Operands)

ภาคเอ็กซิคิวต์ (Execute)

ภาคเขียนผลลัพธ์ (Write Result)

ขั้นตอนการทำงานของ Pipeline

  ภาคเฟ็ตช์คำสั่ง  หรือ Instruction Fetch ส่วนนี้จะทำหน้าที่รับคำสั่งใหม่ ๆ ทั้งจากหน่วยความจำหลัก 

หรือจาก Instruction Cache เข้ามา

  ภาคถอดรหัสคำสั่ง หรือ Instruction Decode ส่วนนี้จะทำหน้าที่แยกแยะคำสั่งต่าง ๆ ของ  CISC

 ภาครับข้อมูล หรือ Get Operands  ส่วนนี้ทำหน้าที่รับข้อมูลที่จะใช้ในการเอ็กซิคิวต์เข้ามาเก็บ ไว้

 ภาคเอ็กซิคิวต์ หรือ Execute ส่วนนี้เป็นขั้นตอนที่ทำการเอ็กวิคิวต์ตามคำสั่งและโอเปอแรนด์ที่ได้รับมา

ภาคเขียนผลลัพธ์ หรือ Write Result เมื่อทำการเอ็กซิคิวต์เสร็จเรียบร้อยแล้ว ผลลัพธ์ที่ได้ก็จะนำไปเก็บ

ไว้ในรีจิสเตอร์ หรือในแคช  

ขั้นตอนการทำงานของ Pipeline 

ขั้นตอนการทำงานของซีพียู

 

1. การนำคำสั่งหรือข้อมูลเข้ามาภายในตัวซีพียู

2. การจัดเรียงคำสั่งหรือข้อมูลที่นำเข้า

3. การถอดรหัสข้อมูล

4. การควบคุมและการตรวจสอบการทำงาน  

5. การประมวลผลเลขทศนิยม 

6. การประมวลผลทางด้านคณิตศาสตร์และตรรกะ 

7 . การนำผลลัพธ์ที่คำนวณได้ไปเก็บไว้ที่ Register 

8. การอ่านค่าผลลัพธ์นั้นไปเก็บไว้ยังหน่วยความจำหลักหรือแรมเพื่อรอการแสดงผล 

  

โครงส้รางของระบบคอมพิวเตอร์(COMPUTERSYSTEMSTRUCTURE)

 เราสามารถแบ่งโครงสร้างหลัก ๆ ของระบบคอมพิวเตอร์ได้เป็น 3 ส่วนดังนี้

1. อินพุต - เอาท์พุต ( Input - Output ) เป็นส่วนของคอมพิวเตอร์ที่ใช้ติดต่อกับโลกภายนอกโดย

รับ-ส่งข้อมูลกับคอมพิวเตอร์

2. หน่วยประมวลผลกลาง หรือ ซีพียู ( Central Processing Unit : CPU ) เป็นส่วนที่ทำหน้าที่ปฏิบัติ

ตามคำสั่งที่ได้รับมาจากอินพุต

หน่วยประมวลผลกลางเราสามารถแบ่งย่อยลงไปได้อีก 2 ส่วนคือ  

หน่วยควบคุม ( control unit ) มีหน้าที่ควบคุมการทำงานของอุปกรณ์ต่าง ในระบบทั้งหมด
ให้มีการทำหน้าที่ให้ถูกต้อง 

หน่วยคำนวณ ( arithmetic logic unit ) มีหน้าที่ในการคำนวณทางด้านคณิตศาสตร์เช่น บวก ลบ คูณ 

หาร และงานทางด้านตรรกศาสตร์  

การจัดการหน่วยความจำของ OSนั้นมีการใช้มาตรการหรือยุทธวิธีในการจัดการอยู่ 3 ประการ
 

   1. ยุทธวิธีการเฟตซ์ (fetch strategy)
 

   2. ยุทธวิธีการวาง (placement strategy)
 

  3. ยุทธวิธีการแทนที่ (replacement strategy)  

การจัดการโปรเซสเซอร์  

       โปรเซสเซอร์เป็นทรัพยากรประเภทหนึ่งของระบบ ในบางระบบมีโปรเซสเซอร์

อยู่เพียงตัวเดียวคือซีพียู แต่ในบางระบบก็มี โปรเซสเซอร์หลายตัวช่วยซีพียูทำงานเช่น โปรเซสเซอร์

ช่วยงานคำนวณ ( math-coprocessor ) และ โปรเซสเซอร์ควบคุมอินพุต-เอาต์พุต เป็นต้น เนื่องจาก 

โปรเซสเซอร์มีราคาแพงมากเราจึงควรจัดการให้มีการใช้งานโปรเซสเซอร์ ให้คุ้มค่าที่สุด โดยพยายาม

ให้มันทำงานอยู่ตลอดเวลา เมื่อกล่าวถึงตัวจัดคิวในระยะสั้น ก็คงต้องกล่าวถึงตัวจัดคิวในระยะยาวด้วย

(longterm scheduler)การทำงานของตัวจัดคิวในระยะยาวมีความแตกต่างกับตัวจัดคิวในระยะสั้นอยู่ใน

บางส่วน การจัดคิวในระยะสั้นเป็นการจัดคิวในระดับโปรเซสและทำหน้าที่คัดเลือกโปรเซสในสถานะ

พร้อมและส่งเข้าไปอยู่ในสถานะรัน ส่วนการจัดคิวในระยะยาวจะเป็นการจัดคิวในระดับ "งาน" 

ไม่ใช่ระดับ "โปรเซส" เมื่อผู้ใช้ส่งงานเข้ามาในระบบ งานเหล่านี้จะเข้าไปรออยู่ในคิวงานเมื่อระบบอยู่ใน

สภาพพร้อมที่จะรับโปรเซสใหม่ได้