컴퓨터가 인식하는 숫자의 범위

CPU가 숫자를 나타내는 방식은 장치가 작동하는 가장 기본적인 방식에 영향을 주는 디자인 선택입니다. 내부적으로 숫자를 나타내는데 사용되는 초기 디지털 계산기 중 일부는 일반적인 소수점 번호 시스템(기본 10)의 전기 모델입니다. 일부 다른 컴퓨터는 대동맥(기본 3개)과 같은 이국적인 번호 시스템을 사용했습니다. 거의 모든 최신 CPU는 각 숫자가 "높음" 또는 "낮은" 전압과 같은 두 값의 특정 물리적 양으로 표시되는 이진형태로 숫자를 나타냅니다.

숫자 표현과 관련된 것은 CPU가 나타낼 수 있는 숫자의 크기와 정밀도입니다. 바이너리 CPU의 경우 비트는 CPU가 작동하는 숫자의 중요한 위치를 나타냅니다. CPU가 숫자를 나타내는데 사용하는 비트(또는 숫자 위치 또는 숫자)를 정수를 엄격하게 처리할 때 "워드 크기", "비트 너비", "데이터 경로 너비" 또는 "정수 정밀도"라고 합니다(부동 점 번호와는 달리). 이 숫자는 아키텍처마다 다르며 종종 동일한 CPU의 다른 단위 내에서 다릅니다. 예를 들어 8비트 CPU는 8개의 이진 숫자로 나타낼 수 있는 숫자 범위를 처리하고, 각 숫자는 두 개의 가능한 값을 가지며, 8비트는 28 또는 256개의 개별 숫자를 결합합니다. 실제로 정수의 크기는 소프트웨어가 실행되는 정수 범위와 CPU가 직접 사용할 수 있는 정수 범위에 대한 하드웨어 제한을 설정합니다.

정수의 범위는 CPU가 해결할 수 있는 메모리의 위치 수(위치)에도 영향을 줄 수 있습니다. 예를 들어 이진 CPU가 메모리 주소를 나타내는데 32비트를 사용하고 각 메모리 주소가 하나의 옥텟(8비트)을 나타내는 경우 CPU가 해결할 수 있는 최대 메모리 양은 232 옥텟 또는 4GB입니다. 이것은 CPU 주소 공간의 매우 간단한 보기, 그리고 많은 현대 디자인 플랫 주소 공간을 허용하는 전체 범위보다 더 많은 메모리를 찾기 위해 페이징 등 훨씬 더 복잡 한 주소 메서드를 사용합니다.

정수 범위의 높은 수준은 추가 숫자를 처리하기 위해 더 많은 구조가 필요하므로 더 복잡함, 크기, 에너지 사용 및 일반적으로 비용이 듭니다. 따라서 훨씬 더 높은 범위(16, 32, 64 및 심지어 128비트)를 사용하는 CPU가 있는 경우에도 현대 응용 분야에서 사용되는 4비트 및 8비트 마이크로 컨트롤러를 보는 것은 전혀 드문 일이 아닙니다. 간단한 마이크로 컨트롤러는 일반적으로 저렴합니다. 적은 에너지를 사용하기 때문입니다. 따라서 적은 열을 발산합니다. 이 모든 것은 전자 장치에 중요한 설계 고려 사항이 될 수 있습니다. 그러나 고급 응용 프로그램에서는 추가 범위(대부분의 경우 추가 주소 공간)에서 발생하는 이점이 더 중요하고 종종 설계 선택에 영향을 미칩니다. 낮은 비트 길이와 더 높은 비트 길이 모두에서 제공하는 몇 가지 장점을 얻으려면 많은 CPU는 장치의 다른 단위에 대해 서로 다른 비트 너비로 설계되었습니다. 예를 들어 IBM System/370은 대부분 32비트인 CPU를 사용했지만 부동점 단위 내에서 128비트 정밀도를 사용하여 부동 포인트 수치의 정확도와 범위를 향상했습니다. 이후 CPU 설계는 특히 프로세서가 정수와 부동점 용량 사이의 적절한 균형이 필요한 범용 용도로 설계된 경우 유사한 비트 너비 믹스를 사용합니다.

프로세서 또는 마이크로프로세서와 관련된 클럭 주파수는 전기적으로 전환되도록 하는 트랜지스터가 전기 전류의 흐름을 열고 닫는 주파수를 나타냅니다. 주파수는 물리적 크기, 누구의 단위는 Hertz (Hz), 초당 하나의 사이클 또는 진동을 나타냅니다. 프로세서의 경우 샘플링된 트랜지스터 내에서 1초 이내에 이루어진 전기 스위칭을 나타냅니다. 예를 들어 프로세서가 최대 클럭 주파수 2.1GHz로 지정되면 구성된 트랜지스터는 초당 현재 2.1x10의 흐름을 초당 9회 전환할 수 있습니다. 부엘 대수와 함께 전자 제품에 적용된 두 상태 또는 이진 논리를 전환하는 원칙은 디지털 컴퓨터가 이러한 개념을 실질적으로 구현하는 디지털 시스템의 전자 장치를 가능하게 한다는 것을 명심해야 합니다.

우리는 Hz가 프로세서의 모든 것이 아니라는 것을 기억해야하지만, 우리는 프로세서가 가지고 있는 과열로 인해 더 많은 Hz가 좋지 않기 때문에 나노미터와 같은 다른 측면을 고려해야 합니다. 그래서 당신이 적은 나노미터, 우리는 프로세서에서 더 나은 효율성을 해야 합니다. 현재 휴대전화 프로세서는 스냅드래곤 865, 기린 990 등에서와 같이 7 나노미터의 공간을 가지고 있으며, 현재 고범위의 프로세서이며, 이미 A시리즈 바이오닉을 장착한 애플 등 5나노미터 프로세서와 함께 작업 중이며, 다양한 측면 중에서도 사용자 지정 층이 많이 계산된다는 것을 기억한다. 최적화를 통해 프로세서의 성능이 향상되고 시스템을 보다 쉽게 이동할 수 있습니다. 읽기 속도 또는 프로세서 자체의 구성과 같은 프로세서에서 고려해야 할 다른 측면이 있습니다.

클럭 주파수는 프로세서가 초당 수행할 수 있는 작업 수와 혼동해서는 안 되며, 이는 단일 작업에서 여러 게이트(트랜지스터를 통해 전류를 통과하는)의 개폐가 필요할 수 있기 때문에 실행되는 지침에 따라 초당 작업 수가 줄어듭니다. 프로세서가 수행할 수 있는 작업 중, 우리는 그 중기본 작업, 추가, 뺄셈, 곱셈 및 분할 및 부동 점 작업과 같은 다른 보다 구체적인 것들을 찾습니다. 프로세서에는 X86, X64, MMX, 3d Now, SSE 등과 같은 특정 코드를 쉽게 실행할 수 있는 지침이 포함되어 있습니다. 명령 세트를 사용하면 코드 블록 또는 특정 절차의 실행이 보다 효율적인 방식으로 실행 시간이 적다는 것입니다.