พึ่งเคยใช้งานครั้งแรกโปรดอ่านที่นี่! howtouse!
x
  • Register
หางานด้าน IT อยู่เหรอ?

CPU ทำจากอะไร และมีหลักการทำงานยังไง

+4 votes
เคยได้ยินว่า ซีพียูทำมาจากสารกึ่งตัวนำหลายๆ อันมาต่อกันเป็นแผง ผมสงสัยว่ามันทำงานได้ยังไงครับ

ปล.ฝากอีกคำถามนึงด้วยครับ ว่าถ้าลดขนาดการผลิตซีพียู (เช่นจาก 32nm ไปเป็น 22nm) จะช่วยอะไรได้ครับ
ถามเมื่อ May 12, 2012 in Hardware โดย Prob Tangtanachaikul (106 คะแนน)
   

3 Answers

+7 votes

หลายคนทราบดีว่า ซีพียูที่เราใช้กันอยู่นั้น มีต้นกำเนิดมาจาก "ทราย" แต่มีน้อยคนที่จะทราบว่า กว่าจะมาเป็นซีพียูที่เราเห็นจนคุ้นเคยนั้นต้องผ่านกระบวนการมากมายกลายอย่าง

ทำจากซิลิคอนครับ อย่าไปสับสนกับซิลิโคนเชียวนา

ซิลิคอน (Silicon) เป็นธาตุเคมีในตารางธาตุ ที่มีสัญลักษณ์ Si และเลขอะตอม 14 เป็นธาตุกึ่งโลหะแบบเตตระวาเลนต์ (คือมีวาเลนซ์เป็น 4) ซิลิคอนทำปฏิกิริยาน้อยกว่าธาตุที่คล้ายกันคือคาร์บอน เป็นธาตุที่มีมากที่สุดในเปลือกโลกเป็นอันดับ 2 มีปริมาตร 25.7% โดยน้ำหนัก ปรากฏในดินเหนียว เฟลด์สปาร์ (feldspar) หินแกรนิต ควอตซ์ และทราย ส่วนใหญ่จะอยู่ในรูปของซิลิคอน ไดออกไซด์ (หรือซิลิกา) และซิลิเกต (สารประกอบที่ประกอบจากซิลิคอน ออกซิเจน และ โลหะ) ซิลิคอน เป็นส่วนประกอบหลักของแก้ว ซีเมนต์ เซรามิก, อุปกรณ์สารกึ่งตัวนำ ส่วนใหญ่ และซิลิโคน (สารพลาสติกที่มักจะสับสนกับซิลิคอน) ซิลิคอนใช้เป็นสารกึ่งตัวนำอย่างแพร่หลาย เนื่องจาก สารกึ่งตัวนำเจอร์เมเนียมมีปัญหาเกี่ยวกับการไหลของกระแสไหลย้อนกลับ (reverse leakage current)

หลักการทำงาน CPU

image

  การทำงานของคอมพิวเตอร์ ใช้หลักการเก็บคำสั่งไว้ที่หน่วยความจำ ซีพียูอ่านคำสั่งจากหน่วยความจำ    มาแปลความหมาย และกระทำตามเรียงกันไปทีละคำสั่ง หน้าที่หลักของซีพียู คือควบคุมการทำงานของคอมพิวเตอร์ทั้งระบบ ตลอดจนทำการประมวลผล 

                      image                           image

  กลไกการทำงานของซีพียู มีความสลับซับซ้อน ผู้พัฒนาซีพียูได้สร้างกลไกให้ทำงานได้ดีขึ้น โดยแบ่งการทำงาน เป็นส่วน ๆ มีการทำงานแบบขนาน และทำงานเหลื่อมกันเพื่อให้ทำงานได้เร็วขึ้น 


 

 

ตอบเมื่อ May 12, 2012 โดย Passakron Ratanachon (238 คะแนน)
+2 votes

 

ประกอบด้วยส่วนใหญ่ ๆ 3 ส่วน คือ หน่วยคำนวณ หน่วยควบคุม และหน่วยความจำหลัก 
 

1. หน่วยคำนวณและตรรกะ (Arithmetic & Logical Unit : ALU) 
     หน่วยคำนวณตรรกะ ทำหน้าที่เหมือนกับเครื่องคำนวณอยู่ในเครื่องคอมพิวเตอร์โดยทำงานเกี่ยวข้องกับ การคำนวณทางคณิตศาสตร์ เช่น บวก ลบ คูณ หาร นอกจากนี้หน่วยคำนวณและตรรกะของคอมพิวเตอร์ ยังมีความสามารถอีกอย่างหนึ่งที่เครื่องคำนวณธรรมดาไม่มี คือ ความสามารถในเชิงตรรกะศาสตร์ หมายถึง ความสามารถในการเปรียบเทียบตามเงื่อนไข และกฏเกณฑ์ทางคณิตศาสตร์ เพื่อให้ได้คำตอบออกมาว่าเงื่อนไข นั้นเป็น จริง หรือ เท็จ เช่น เปรียบเทียบมากว่า น้อยกว่า เท่ากัน ไม่เท่ากัน ของจำนวน 2 จำนวน เป็นต้น ซึ่งการเปรียบเทียบนี้มักจะใช้ในการเลือกทำงานของเครื่องคอมพิวเตอร์ จะทำตามคำสั่งใดของโปรแกรมเป็น คําสั่งต่อไป

2. หน่วยควบคุม (Control Unit) 
     หน่วยควบคุมทำหน้าที่คงบคุมลำดับขั้นตอนการการประมวลผลและการทำงานของอุปกรณ์ต่างๆ ภายใน หน่วยประมวลผลกลาง และรวมไปถึงการประสานงานในการทำงานร่วมกันระหว่างหน่วยประมวลผลกลาง กับอุปกรณ์นำเข้าข้อมูล อุปกรณ์แสดงผล และหน่วยความจำสำรองด้วย เมื่อผู้ใช้ต้องการประมวลผล ตามชุดคำสั่งใด ผู้ใช้จะต้องส่งข้อมูลและชุดคำสั่งนั้น ๆ เข้าสู่ระบบ คอมพิวเตอร์เสียก่อน โดยข้อมูล และชุดคำสั่งดังกล่าวจะถูกนำไปเก็บไว้ในหน่วยความจำหลักก่อน จากนั้นหน่วยควบคุมจะดึงคำสั่งจาก ชุดคำสั่งที่มีอยู่ในหน่วยความจำหลักออกมาทีละคำสั่งเพื่อทำการแปล ความหมายว่าคำสั่งดังกล่าวสั่งให้ ฮาร์ดแวร์ส่วนใด ทำงานอะไรกับข้อมูลตัวใด เมื่อทราบความหมายของ คำสั่งนั้นแล้ว หน่วยควบคุมก็จะส่ง สัญญาณคำสั่งไปยังฮาร์แวร์ ส่วนที่ทำหน้าที่ ในการประมวลผลดังกล่าว ให้ทำตามคำสั่งนั้น ๆ เช่น ถ้าคำสั่ง ที่เข้ามานั้นเป็นคำสั่งเกี่ยวกับการคำนวณ หน่วยควบคุมจะส่งสัญญาณ คำสั่งไปยังหน่วยคำนวณและตรรกะ ให้ทำงาน หน่วยคำนวณและตรรกะก็จะไปทำการดึงข้อมูลจาก หน่วยความจำหลักเข้ามาประมวลผล ตามคำสั่งแล้วนำผลลัพธ์ที่ได้ไปแสดงยังอุปกรณ์แสดงผล หน่วยคงบคุมจึงจะส่งสัญญาณคำสั่งไปยัง อุปกรณ์แสดงผลลัพธ์ ที่กำหนดให้ดึงข้อมูลจากหน่วยความจำหลัก ออกไปแสดงให้เห็นผลลัพธ์ดังกล่าว อีกต่อหนึ่ง

3. หน่วยความจำหลัก (Main Memory) 
     คอมพิวเตอร์จะสามารถทำงานได้เมื่อมีข้อมูล และชุดคำสั่งที่ใช้ในการประมวลผลอยู่ในหน่วยความ จำหลักเรียบร้อยแล้วเท่านั้น และหลักจากทำการประมวลผลข้อมูลตามชุดคำสั่งเรียบร้อบแล้ว ผลลัพธ์ที่ได้ จะถูกนำไปเก็บไว้ที่หน่วยความจำหลัก และก่อนจะถูกนำออกไปแสดงที่อุปกรณ์แสดงผล

1.หน่วยควบคุม (Arithmetic and logic unit) 
             ทำหน้าที่ควบคุมการทำงาน ควบคุมการเขียนอ่านข้อมูลระหว่างหน่วยความจำของซีพียู ควบคุมกลไกการทำงาน ทั้งหมดของระบบ ควบคุมจังหวะเวลา โดยมีสัญญาณนาฬิกา เป็นตัวกำหนดจังหวะการทำงาน 
2. หน่วยคำนวน (Control Unit)
             เป็นหน่วยที่มีหน้าที่นำเอาข้อมูลที่เป็นตัวเลขฐานสองมาประมวลผลทางคณิตศาสตร์ และตรรกะ เช่น การบวก การลบ การเปรียบเทียบ และ การสลับตัวเลข เป็นต้นการคำนวณทำได้เร็วตามจังหวะการควบคุมของหน่วยควบคุม

 

หากต้องชมแบบวิดีโอตามนี้ครับ

http://www.youtube.com/v/aCOyq4YzBtY

 

ตอบเมื่อ May 12, 2012 โดย Passakron Ratanachon (238 คะแนน)
reshown May 13, 2012 โดย Passakron Ratanachon
+3 votes

เสริมหน่อยครับ

"ถ้าลดขนาดการผลิตซีพียู (เช่นจาก 32nm ไปเป็น 22nm) จะช่วยอะไรได้ครับ"

วงจรก็จะเล็กลงครับ ทรานซิสเตอร์จะมีขนาดเล็กลง มีราคาถูกลง และใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้น ตามไปศึกษาเพิ่มเติมจากในนี้ครับ

http://www.pookluk.com/home/11073/%E0%B8%AD%E0%B8%B4%E0%B8%99%E0%B9%80%E0%B8%97%E0%B8%A5%E0%B9%83%E0%B8%8A%E0%B9%89%E0%B8%97%E0%B8%A3%E0%B8%B2%E0%B8%99%E0%B8%8B%E0%B8%B4%E0%B8%AA%E0%B9%80%E0%B8%95%E0%B8%AD%E0%B8%A3%E0%B9%8C%E0%B9%82/

ตอบเมื่อ May 12, 2012 โดย Koshinaka Lightslaye (427 คะแนน)

Related questions

+1 vote
2 คำตอบ
17,467 views ถามเมื่อ Jul 18, 2012 in Hardware โดย Marcus Maker (103 คะแนน)
+1 vote
1 คำตอบ
1,322 views ถามเมื่อ Jul 12, 2012 in Hardware โดย Supawat (103 คะแนน)
+3 votes
2 คำตอบ
1,563 views ถามเมื่อ Apr 17, 2012 in Hardware โดย Eggvalue (1,179 คะแนน)
+1 vote
2 คำตอบ
353 views ถามเมื่อ Apr 27, 2012 in Hardware โดย Wakaru Sukida (107 คะแนน)
+1 vote
1 คำตอบ
262 views ถามเมื่อ Apr 17, 2012 in Hardware โดย Anny Micharal Challa (122 คะแนน)
...