Serce komputera. Co to jest i jak działa?

Serce komputera. Co to jest i jak działa? - frequency-309372

 

Czyż to możliwe, aby komputer miał serce? Przecież to maszyna, która nie czuje! Ale czy nasze serce jest odpowiedzialne za uczucia? Naukowcy nie potrafię tego określić. Z pewnością nasze serce jest naszą siłą napędową i dzięki niemu żyjemy. Czy maszyna także potrzebuje serca do działania? Czy to czyni ją żywą, czy to cokolwiek zmienia? A może po prostu zostało tak wymyślone na nasze podobieństwo?

Komputer nie myśli. Jest tylko składającą się z wielu części maszyną wykonującą rozkazy. Jedną z nich jest mała kostka, taka zielona płytka z wypustkami. Profesjonalna nazwa to procesor lub inaczej CPU, popularnie zwany “Prockiem”. A dokładnie rzecz ujmując jest to Centralna Jednostka Obliczeniowa. Trudne i nic nie mówiące oznaczenie. Ludzie, którzy znają się na komputerach i je budują, chyba za wszelką cenę próbują wszystkim innym utrudnić życie wymyślając takie nazwy. Nawet nie próbujcie czytać o procesorze na Wikipedii, ponieważ jedyne, co znajdziecie to mnóstwo zawiłych zdań, które tak naprawdę nawet mi niewiele mówią, chociaż doskonale wiem, co to jest. Tak wygląda wstęp z Wiki na temat procesora :

sekwencyjne urządzenie cyfrowe, które pobiera dane z pamięci, interpretuje je i wykonuje jako rozkazy. Wykonuje on ciąg prostych operacji wybranych ze zbioru operacji podstawowych określonych zazwyczaj przez producenta procesora jako lista rozkazów procesora.

 

W trakcie rozważań nad pomysłami na potrzeby bloga i sposobami ich tłumaczenia, nie byłem pewny do czego najrozsądniej będzie porównać procesor. Po dłuższym zastanowieniu zrozumiałem, że sprawa jest zbyt skomplikowana i nie da się jej tak prostu wyjaśnić. Wkrótce pojawią się kolejne artykuły i sądzę, że dopiero wtedy będzie wam łatwo pojąć cały kontekst.

Za co odpowiedzialny jest procesor

A więc czym zajmuje się ten procesor? Na pewno tyczy się on jakichś procesów. Ale czym są procesy? Najłatwiej wytłumaczyć to jako wykonywanie różnych czynności w określonym czasie. Procesor realizuje te zadania, czyli procesy. Istnieje, aby coś robić. Jest robolem. Zasuwa i haruje cały czas. Bez ustanku, bez skarżenia się. Jak niewolnik. Tak naprawdę kiedy tylko coś skończy, to zaraz robi coś nowego. Nawet nie odpoczywa. Nigdy się nie męczy i nie narzeka. Nie zastanawia go jakie będzie kolejne zadanie, tylko robi, robi i robi. Co za życie… Nikt z nas by tak nie chciał, prawda? A więc czemu zmuszamy tego biedaka do tak niewdzięcznej pracy? Ponieważ to tylko maszyna, która ma nam służyć.

CPU jest odpowiedzialny głównie za przeprowadzanie operacji, dzięki którym komputer funkcjonuje. Najłatwiej porównać go do serca. W naszym wypadku serce jest machiną, która nieustannie pompuje krew do całego organizmu. To co się dalej dzieje jest zależne od innych organów i czynników. Gdyby serce myślało, nic by go to nie obchodziło. Ono ma tylko jedną misję. Bić dla nas i pompować krew. Każde uderzenie jest jednym zadaniem, jednym cyklem. Nasze ciało działa jak zegar, któremu tempo nadaje bicie naszego serca. Wyobraźcie sobie, że serce liczy swoje własne uderzenia. Zależy mu na tym, bo chce wiedzieć w trakcie którego uderzenia coś się popsuło w razie pojawienia się jakichkolwiek problemów. Albo otrzymało od mózgu informację na temat ćwiczeń fizycznych i chce się przygotować do innego trybu pracy w ciągu wielu nadchodzących uderzeń.

Serce komputera

Serce komputera. Co to jest i jak działa? - brian-kostiuk-252865

Dokładnie taką funkcję spełnia procesor. Można go porównać z sercem na opisanych zasadach. Zamiast pompować krew jest on odpowiedzialny za wykonywanie zadań. Podstawowym zadaniem jest liczenie swoich operacji. CPU zaczyna od zera i idzie w górę. W momencie, gdy go wyłączamy zapomina to wszystko, lub wyrzuca do śmieci. Jakkolwiek wam pasuje o tym pomyśleć. Fakt jest taki, że włączamy go znowu i lecimy od początku od zera. Tak jak Syzyf z greckiej mitologii. Cały czas zaczyna od nowa. Tak więc procek liczy ile rzeczy robi i za każdym razem dodaje jeden. To wszystko. Kiedy robimy obiad jest to jedna rzecz. Możemy też podzielić to na pojedyncze kroki. Procesor podzieliłby to jeszcze bardziej i policzył każdą jedną rzecz, każdy krok, każde najmniejsze działanie. Można to porównać tak, że kiedy coś kroicie w waszym ciele dzieje się mnóstwo rzeczy, jak przepływ krwi, trawienie, oddychanie, itp. Tak działa cały komputer. Procesor jest tylko tą częścią, która liczy te wszystkie pojedyncze czynności.

Wracając do serca, przy każdym jego uderzeniu dzieje się mnóstwo rzeczy w ciele. Są one efektem jego działań, a samo serce tylko się kurczy i rozkurcza pompując krew w ten sposób. Moglibyśmy uznać jedno uderzenie za jedną czynność. Komputery muszą być bardziej skrupulatne w swoim działaniu, ponieważ każda mała rzecz się liczy. Tak więc kiedy serce bije przy jednym uderzeniu dzieje się kilka rzeczy. Wybaczcie słabą znajomość biologii w tym względzie, jednak każdy z nas chyba wie, że serce składa się z komór, zaworów i z pewnością są też jakieś części poboczne. A więc przy każdym skurczu i rozkurczu w trakcie tylko jednego uderzenia te wszystkie elementy działają wspólnie, aby uderzenie było kompletne. Wtedy jedna komora się otwiera inna zamyka, jeden mięsień kurczy się, drugi rozkurcza. Ponadto mamy jakieś dodatkowe elementy, które to wszystko wspomagają.

Dokładnie tak samo jest z procesorem. Obserwator z zewnątrz może dostrzec tylko te większe działanie jak uderzenie serca. Jednak wewnątrz dzieją się dodatkowe małe rzeczy, które zbierają się na większą całość. CPU skrupulatnie liczy je wszystkie. W tej chwili należy zadać pytanie: “Ale po co aż tak dokładnie liczyć każdą najmniejszą czynność, każdy detal i szczegół?”. Łatwo się domyślić, że komputer i jego części są diametralnie różne od nas, mimo wielu podobieństw. W odróżnieniu od naszego serca procesor wykonuje różne zadania, choć ich podstawa jest taka sama.

Priorytety i przerywanie działań procesora

Dla przykładu wyobraźmy sobie bliźniaki syjamskie z jednym sercem, choć oddzielnymi układami krwionośnymi. W takim wypadku musiałyby dzielić się tym sercem, aby zasilić krwią swoje ciała. Powiedzmy, że pierwsza osoba używa serca, a druga wysyła ze swojego mózgu komunikat o potrzebie zmiany. Wtedy serce najpewniej skończy obecne uderzenie lub cykl i wtedy przerywa przepływ krwi w ciele pierwszym i zaczyna działanie dla drugiego ciała. Po skończonej operacji znów pompuje krew do pierwszego ciała od momentu, w którym przerwało. Dodatkowo w trochę abstrakcyjnej sytuacji gdyby bliźniak nr 2 nagle zaczął ćwiczyć, lub co gorsza dostał zawał, sytuacja byłaby priorytetowa. Chodzi mi o wyższe znaczenie potrzeby zmiany przepływu krwi. Wtedy serce musiałoby przerwać działanie w ciele pierwszym i natychmiast zająć się ciałem drugim. Nawet w połowie trwania uderzenia.

Działanie procesora wygląda dokładnie tak samo, jednakże w odróżnieniu od serca jego uwagę potrzebuje każdy komponent w komputerze oraz każdy program. Dodatkowo każdy komputer działa dzięki systemowi operacyjnemu, który omówimy w niedługim czasie. System generalnie zajmuje się wszystkimi operacjami do wykonania, a wykonuje je procesor. A więc w odróżnieniu od serca może pojawić się znacznie więcej sytuacji, kiedy CPU będzie musiał przerwać wykonywanie danej akcji i zająć się kolejną. Albo natychmiast, albo po zakończeniu obecnej. Czasami nawet priorytetowa akcja może być przerwana, kiedy pojawi się coś jeszcze ważniejsze. Stąd też absolutna konieczność liczenia wszystkich wykonywanych operacji. Aby móc zapamiętać w którym miejscu się skończyło i co robiło się w danym momencie.

Dla przykładu mamy ciało złożone z 20 bliźniaków syjamskich, które używają jednego serca. W efekcie będą się nim dzielić i walczyć o jego uwagę. A ono będzie musiało zmieniać przepływ krwi do każdego z ciał wg priorytetów lub wydzielania określonego czasu dla każdego z nich. Tak właśnie wygląda praca procesora w komputerze. Wszystko walczy o jego uwagę i nic nie może być bez niego wykonane. Są wyjątki i wtedy jest on o tym powiadamiany. Teraz wyobraźmy sobie nie 20, a tysiąc, czy 10 tysięcy bliźniaków syjamskich. 🙂 Nietrudno zauważyć, że jedno ludzkie serce już nie udźwignęło by takiego ciężaru. Wtedy przydałoby się serce słonia, a nawet wieloryba. Można powiedzieć, że taką moc miały nasze komputery w latach 80-tych. W takim razie na dzisiejsze standardy wyobraźcie sobie milion bliźniaków syjamskich. Wtedy potrzebowalibyśmy serca jakiegoś hiper aktywnego mutanta. 🙂 Takie właśnie efektowne są obecnie nasze komputery…

Coś więcej niż tylko serce

Ten temat wymaga znacznie szerszego omówienia i jest jeszcze sporo detali, które chciałbym wytłumaczyć. Dokończymy wkrótce, a teraz podsumujmy, czego się dowiedzieliśmy. Procesor jest sercem komputera odpowiedzialnym za wykonywanie wszelkich zadań. Każdy element komputera i programy walczą o jego uwagę lub czekają w kolejce. CPU (procesor) mozolnie liczy każdą swoją akcję, aby wiedzieć gdzie się znajduje i co dokończyć, kiedy musiałby daną operację przerwać. Procesor potrzebuje obsłużyć gigantyczną ilość zadań, aczkolwiek nie powiedziałem wam ile czasu mu to wszystko zajmuje i czy ten milion to tak naprawdę dużo. Owszem, wiemy ile ta liczba oznacza, jednak jest różnica między milionem sekund a milionem lat, prawda? 😉 Pozwolę wam się nad tym zastanowić do następnego wpisu…

Ciekaw jestem jak spodobały wam się użyte porównania i czy dzięki temu było wam łatwiej zrozumieć przekaz, czy może nadal jest to niejasne? Oczywiście, są jeszcze inne aspekty, które wkrótce będą omówione i dzięki temu zrozumienie całości będzie łatwiejsze. Dajcie proszę znać w komentarzach jak to widzicie i czy przemawia to do was. Czy tłumaczenie w taki sposób pozwala wam się z tym identyfikować? Czy dzięki temu jest łatwiej pojąć te dziwne zasady działania procesora? Napiszcie proszę, co jeszcze chcielibyście wiedzieć na temat procesora. Kolejny wpis już za kilka dni, a teraz zapraszam do dyskusji.

 


Dziękuję Ci za Twój czas! Czy spodobał Ci się ten artykuł lub pomógł Ci w jakikolwiek sposób? Jeśli tak, to bardzo gorąco proszę Cię o pomoc. Podziel się tym artykułem ze wszystkimi ludźmi, którym może pomóc. Pomóż mi wypromować tego bloga. Mając więcej czytelników będzie mi łatwiej stworzyć wspaniałe dyskusje i czerpać więcej wiedzy, inspiracji i pomysłów na jeszcze lepsze treści. Dzięki temu TY otrzymasz jeszcze więcej wiedzy o lepszej jakości.

Jeśli chcesz otrzymywać powiadomienia o nowych wpisach na blogu i wszelkie ciekawe informacje z nim związane zapisz się na Newsletter. Będziesz pewny, ze nic Cię nie ominie.

Główne zdjęcie: https://pixabay.com/pl/users/Clker-Free-Vector-Images-3736/

Zdjęcie w tekscie: https://unsplash.com/@briankost

Dodaj komentarz! Napisz co Ci się podobało.