Het verhaal van Enfer gaat voor velen wellicht iets te ver om te begrijpen. Jip en Janneke FTW des te meer
Een chip bestaat uit transistoren. Dat zijn niet enkel processors, maar elke chip die jij je in kunt denken bevatten transistoren. Hoe ze opgebouwd lees je hierboven dus wel. In een notendop zijn het schakelaars. Door spanning op de zogenaamde Basis te zetten gaat de schakelaar open. Vergelijk dit met het aan en uitschakelen van een lamp met een schakelaar.
Middels constructies van een aantal transistoren kun je zogenaamde logische poorten maken. Dit kan een EN-poort of een OF-poort zijn bijvoorbeeld. Op dit niveau wordt er op bits vergeleken. Bij de EN-poort poort moeten beide ingangen hoog zijn (1) om aan de uitgang ook een signaal te krijgen. bij een OF-poort, zoals de naam al aangeeft, moet 1 van de 2 ingangen hoog zijn (of beide uiteraard) wil de uitgang een 1 geven.
Op basis van deze logica werkt een processor. Er zitten miljoenen transistoren in een processor met bijbehorende aantal aan logische schakelingen. Ze voeren allemaal een onderdeel uit van de processor.
Zo kun je bijvoorbeeld het commando geven om te vermeningvuldigen. Uit het register (geheugen) haalt de processor dan de data voor deze actie. Bij de volgende kloktik wordt de data ingeladen en laat de processor het stuk logica dat de vermeningvuldiging uitvoert uitvoeren. Uiteindelijk krijg je dan je resultaat.
Een processor is dan ook een zeer complex iets. Vergelijk het met miljoenen lichtschakelaars die aan elkaar zijn gekoppeld. Aan de ene kant heb je een paar schakelaars (nog steeds duizenden) waarmee je acties kan laten uitvoeren. Vervolgens wordt een complex systeem van miljoenen schakelaars binnen op dusdanige wijze aangesproken dat de gewenste actie wordt uitgevoerd. Aan de andere kant gaan de lampen (uitgangen) dan zo branden dat het juiste resultaat wordt gegeven.
Meer info:
http://nl.wikipedia.org/wiki/Transistor
http://nl.wikipedia.org/wiki/Processor
http://nl.wikipedia.org/wiki/Logische_poort[Reactie gewijzigd door GENETX op vrijdag 19 juni 2009 10:44]
Daarbij is het nog een interessant detail dat je met één logische poort (NAND of NOR bijvoorbeeld) alle mogelijke combinaties van poorten kunt maken. Dat betekent dat je dus overal dezelfde combinatie van transistors kunt gebruiken, maar betekent ook dat de kleinste structuren wat groter worden (AND of OR worden een combinatie van poorten) en dus ook langzamer.
Echter, vraag ik me af hoe handig dit is op dit niveau. Voor een schakeling op een printplaat is het inderdaad handig voor een klein beetje logica. Dit omdat de losse chips die je daar gebruikt een paar poorten van hetzelfde type in één hebben. Op die manier kun je chips besparen door de chips die je kunt gebruiken zo optimaal mogelijk te benutten.
Dat speelt echter niet in een processor en daarbij lijkt het me juist handiger om zoveel mogelijk te optimaliseren zodat de snelheid kan worden verbeterd en de die size kleiner kan.
Op silicumniveau worden NOT poorten ook afzonderlijk gemaakt uit een paar complementaire MOS transistoren (dus één PMOS en één NMOS). Een NAND poort met twee ingangen bestaat dan weer uit vier transistoren (twee PMOS en twee NMOS). Wil je een AND poort, dan dien je achter die NAND nog een invertor te hangen, dus kom je op zes tranistoren. Maar zes transistoren wil niet noodzakelijk zeggen dat de schakeling zes keer zo langzaam is. Zo een AND poort bestaat in feite uit twee trappen, dus is een AND poort maar twee keer zo traag als een elementaire inverter. En als je met de grootte van de transistoren gaat spelen kan je ze zelfs zo snel maken als een elementaire inverter. Dit is natuurlijk een trade off tussen snelheid, DIE opp, vermogenverbruik en snelheid, waarbij die eerste drie eigenlijk samen horen.
Op siliciumniveau wordt dus niet gewerkt met enkel maar NAND poorten om de reden zoals je zelf al aangaf. Op off chip niveau wordt dat wel gedaan om de reden die jij aangaf
