โปรเซสเซอร์
ปี 1989 Intel ประกาศตัว 80486 ซึ่งเป็นซีพียูแบบ 32 บิต พร้อมเปิดตัวสิ่งที่เรียกว่า ”ไปป์ไลน์” (Pipeline)
ไปป์ไลน์ช่วยให้ซีพียูสามารถเฟ็ตช์คำสั่งเข้ามาทำงานได้หลาย ๆ คำสั่งในเวลาเดียวกันได้โดยเอ็กซิคิวต์ ในแต่ละคำสั่งในแต่ละสัญญาณนาฬิกา (Clockcycle) เรียกการทำงานแบบนี้ว่า “สเกลลาร์” (Scalar)ปี 1993 ได้เปิดตัวซีพียูในยุคที่ 5 ที่เรียกว่า “Pentium” โดยนำไปป์ไลน์มาใส่ไว้ในซีพียูถึง 2 ตัวทำงานแบบขนานพร้อม ๆ กัน โดยไม่ขึ้นต่อกัน 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
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 ในระบบทั้งหมดให้มีการทำหน้าที่ให้ถูกต้อง
หน่วยคำนวณ ( arithmetic logic unit ) มีหน้าที่ในการคำนวณทางด้านคณิตศาสตร์เช่น บวก ลบ คูณ
หาร และงานทางด้านตรรกศาสตร์
การจัดการหน่วยความจำของ OS นั้นมีการใช้มาตรการหรือยุทธวิธีในการจัดการอยู่ 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
ที่มา: www.elecnet.chandra.ac.th/learn/courses/ELTC3401/present/ca_ch06.ppt
