ผู้สอน: ในบทเรียนนี้
เราจะพูดถึงสถาปัตยกรรมของ CPU
ตอนนี้ CPU หรือหน่วยประมวลผลกลาง ซึ่งปกติเรียกว่าโปรเซสเซอร์
เป็นอุปกรณ์ที่จะเป็นสมองของคอมพิวเตอร์ของคุณ
และใช้เพื่อเรียกใช้รหัสโปรแกรมต่างๆ
ที่มีอยู่ในซอฟต์แวร์หรือเฟิร์มแวร์ของคุณ
สิ่งนี้จะบอกคอมพิวเตอร์อย่างชัดเจนถึงวิธีการทำงานสำหรับฟังก์ชันประเภทใดที่คุณต้องการทำ
โดยพื้นฐานแล้ว CPU จะดำเนินการพื้นฐานในแต่ละคำสั่ง
CPU จะดึงคำสั่งนั้นก่อน จากนั้นรับคำสั่งถัดไปในลำดับจากหน่วยความจำระบบหรือแคชภายในโปรเซสเซอร์
ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วเป็นประเภทหน่วยความจำที่มีความเร็วสูงมาก
จากนั้น หน่วยควบคุมหรือตัวประมวลผลจะสามารถถอดรหัสแต่ละคำสั่งเหล่านั้น
จากนั้นดำเนินการหรือส่งต่อไปยังหน่วยรองที่จะช่วยดำเนินการตามกระบวนการนั้น
ตัวอย่างเช่น ในโปรเซสเซอร์จำนวนมาก
มีสิ่งต่างๆ เช่น หน่วยทศนิยมหรือหน่วยตรรกะเลขคณิต
และสิ่งเหล่านี้สามารถใช้ทำคำสั่งต่างๆ
ตามประเภทของรหัสและประเภทของคำสั่งที่กำลังเรียกใช้
จากนั้นเมื่อโปรเซสเซอร์ดำเนินการตามคำสั่งนั้นเสร็จแล้ว
ก็จะส่งข้อมูลนั้นกลับไปยังรีจิสเตอร์ แคช
หรือหน่วยความจำ เพื่อให้ระบบสามารถจัดเก็บและใช้งานในภายหลังได้ในระหว่างโปรแกรมหรือปัจจุบัน
ออกไปยังผู้ใช้เพื่อให้สามารถดำเนินการได้
นี่เป็นวิธีพื้นฐานที่โปรเซสเซอร์ทำงานในเมนบอร์ดและภายในคอมพิวเตอร์ของคุณ
ตอนนี้ เมื่อเราดูที่ตัวโปรเซสเซอร์
มันมีสถาปัตยกรรมของตัวเอง
และคล้ายกับวิธีที่เมนบอร์ดมีฟอร์มแฟกเตอร์ที่กำหนดสิ่งที่สามารถทำได้
สถาปัตยกรรมของโปรเซสเซอร์จะกำหนดความสามารถที่โปรเซสเซอร์มี
มีสามสถาปัตยกรรมหลักที่คุณจะพบในสนามในฐานะช่างเทคนิค
อันแรกเรียกว่า X86
ตอนนี้ X86 บางครั้งเรียกว่าชุดคำสั่ง
IA-32 หรือสถาปัตยกรรม Intel 32 บิต
นี่เป็นเพราะเดิมที X86 ได้รับการพัฒนาโดย Intel
โดยมีพีซีเครื่องแรกบางส่วนย้อนกลับไปในปี
1970 และ 1980
เมื่อเวลาผ่านไป คอมพิวเตอร์เปลี่ยนจาก
8 บิต เป็น 16 บิต เป็น 32 บิต และตลอดทาง Intel ได้สร้างความเข้ากันได้แบบย้อนกลับนี้ และระบบทั้งหมดเหล่านั้นกลายเป็นที่รู้จักในชื่อโปรเซสเซอร์รุ่น
X86 นี้
และนี่เป็นเพราะโปรเซสเซอร์ตัวแรกที่
Intel ใช้ในคอมพิวเตอร์เรียกว่าซีรีส์
8086
และรุ่นต่อไปก็กลายเป็น 286 series
จากนั้น 386 จากนั้น 486 และ 586 จากนั้นพวกเขาก็เปลี่ยนไปใช้ชื่อแบรนด์
เช่น Celeron หรือ Pentium และอะไรทำนองนั้น
ไม่ว่าจะด้วยวิธีใด อุปกรณ์ทั้งหมดเหล่านี้แต่เดิมคือโปรเซสเซอร์
X86 และยังคงเป็นเช่นนั้นจนกระทั่งเราได้รับโปรเซสเซอร์ 64 บิต
เมื่อเราเปลี่ยนไปใช้โปรเซสเซอร์
64 บิต เราเริ่มเรียกสิ่งนี้ว่าโปรเซสเซอร์
X64 หรือสถาปัตยกรรม X64
ตอนนี้ เมื่อใดก็ตามที่คุณเห็น X64 เป็นชุดคำสั่ง
นั่นหมายความว่าเราได้ขยายชุดคำสั่ง X86
หรือ 32 บิตให้สามารถรองรับการทำงานแบบ
64 บิตได้แล้ว
นี่เป็นสิ่งสำคัญที่ต้องทำความเข้าใจ
เพราะเมื่อคุณจัดการกับโปรเซสเซอร์ 32 บิต ซึ่งเป็นโปรเซสเซอร์
X86 โปรเซสเซอร์จะรองรับหน่วยความจำสูงสุดได้เพียง 4 กิกะไบต์ของ RAM เท่านั้น
พวกเขาไม่สามารถระบุสิ่งที่สูงกว่าสี่กิกะไบต์ได้เนื่องจากมีเพียง
32 บิตสำหรับระบุที่อยู่
และถ้าคุณนำ 2 ยกกำลัง 32 คุณจะได้ประมาณ
4 พันล้านบิต ซึ่งเท่ากับสี่กิกะไบต์
คุณจึงเห็นได้ว่าเหตุใดจึงสำคัญสำหรับเราที่จะต้องก้าวไปไกลกว่าโปรเซสเซอร์
X86 เนื่องจาก RAM ขนาด 4 กิกะไบต์มีไม่มากในระบบสมัยใหม่
ในความเป็นจริงนั่นจะถือว่าเป็นระบบหน่วยความจำที่ต่ำมากในทุกวันนี้
คอมพิวเตอร์ส่วนใหญ่จะมี RAM ขนาด 8, 16,
32 หรือแม้แต่ 64 กิกะไบต์เป็นหน่วยความจำระบบหลัก
และเพื่อให้สามารถจัดการกับสิ่งเหล่านี้ได้ทั้งหมด
คุณต้องเปลี่ยนไปใช้ชุดคำสั่ง 64 บิตโดยใช้โปรเซสเซอร์
X64
บ่อยครั้ง คุณจะได้ยินคำนี้อ้างอิงจากชื่อแบรนด์
ไม่ว่าจะเป็น AMD64 หรือ Intel 64 ขึ้นอยู่กับรุ่นที่ผลิตโดยผู้ผลิตรายใด
แต่ทั้งคู่ถือเป็นสถาปัตยกรรมที่ใช้ X64
สำหรับโปรเซสเซอร์นั้น ๆ
สิ่งสำคัญอีกประการหนึ่งที่ควรจดจำเมื่อพูดถึง
64 บิตกับ 32 บิตก็คือข้อเท็จจริงที่ว่าระบบ
32 บิตสามารถเรียกใช้โปรแกรม 32
บิตได้เท่านั้น แต่โปรเซสเซอร์ 64 บิตสามารถเรียกใช้โปรแกรม
64 บิตและโปรแกรม 32 บิตได้เนื่องจาก พวกเขาเข้ากันได้อย่างสมบูรณ์ย้อนหลัง
ด้วยเหตุผลนี้
ระบบส่วนใหญ่ที่คุณจะพบในทุกวันนี้จะเป็นโปรเซสเซอร์ที่ใช้
X64 เนื่องจากมีการใช้อย่างมากในตลาดพีซีและได้รับการสนับสนุนอย่างกว้างขวางจาก Windows
และตัวแปรทั้งหมด
ตอนนี้ โปรเซสเซอร์ประเภทที่สามที่คุณอาจพบคือสิ่งที่เรียกว่าโปรเซสเซอร์
ARM
ARM ย่อมาจากเครื่อง RISC ขั้นสูง และ
RISC เป็นตัวย่อจริงๆ ที่สะกดว่า
R-I-S-C ซึ่งเป็นคอมพิวเตอร์ชุดคำสั่งที่ย่อส่วน
ตอนนี้ ARM ถูกนำมาใช้เป็นเวลานานสำหรับอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานต่ำ
สิ่งต่างๆ เช่น แท็บเล็ตและโทรศัพท์มือถือ และอื่น ๆ เช่นนั้น
แต่ย้อนกลับไปในช่วงต้นปี 2020
Apple ตัดสินใจเปิดตัวโปรเซสเซอร์ซีรีส์ใหม่สำหรับเดสก์ท็อปและแล็ปท็อปที่ใช้ชิป
ARM เช่นกัน และสิ่งเหล่านี้เรียกว่าซีรีส์ M1, M1 Pro, M1
Max และตอนนี้ตัวที่ใหม่กว่าคือ ออกมาพร้อมกับซีรีส์
M2 และอื่น ๆ
ทั้งหมดนี้ถูกย้ายไปยังชุดคำสั่ง
ARM เนื่องจาก ARM อนุญาตให้คุณทำสิ่งพิเศษบางอย่างที่คุณไม่สามารถทำได้ในโปรเซสเซอร์ที่ใช้
X86 หรือ X64
สิ่งที่สำคัญที่สุดคือการยืดอายุแบตเตอรี่
จริง ๆ แล้ว ARM สร้างความร้อนน้อยกว่ามากเพื่อให้สามารถทำการคำนวณทั้งหมดได้เช่นเดียวกับโปรเซสเซอร์ที่ใช้
X64 หรือ X86 และสิ่งนี้ช่วยประหยัดพลังงานแบตเตอรี่และระบายความร้อนได้มาก
ดังนั้นจึงเป็นที่นิยมอย่างมากในระบบที่ใช้การกำหนดค่าชิป
เช่น สมาร์ททีวี ลำโพงอัจฉริยะ และอุปกรณ์อื่นๆ
รวมถึงแล็ปท็อปรุ่นใหม่ๆ
ดังนั้นเมื่อคุณใช้บางอย่างที่ไม่ได้ใช้
Windows เช่น อุปกรณ์ Apple,
Chromebook หรือแม้แต่โทรศัพท์หรือแท็บเล็ต
Android อุปกรณ์เหล่านี้มักจะใช้โปรเซสเซอร์ที่ใช้ ARM แทน X64 หรือ X86 เนื่องจากแบตเตอรี่ที่ใช้งานได้ยาวนานกว่า อายุการใช้งานและลดการใช้พลังงานซึ่งสร้างความร้อนภายในเครื่องน้อยลง
ตอนนี้ เมื่อคุณดูตัวประมวลผลที่ใช้ RISC หรือ
ARM เทียบกับตัวประมวลผลที่ใช้ X64 หรือ X86 คุณกำลังจัดการกับชุดคำสั่งที่ลดลงนี้แทนที่จะเป็นชุดคำสั่งที่ซับซ้อนทั้งหมด
ตอนนี้คุณอาจคิดว่าจริง ๆ แล้วสิ่งนี้ให้ความสามารถน้อยลง
แต่ก็ไม่เป็นเช่นนั้น
เมื่อคุณใช้ระบบที่ใช้ RISC ระบบ RISC
เหล่านี้จะใช้คำสั่งจำนวนน้อยกว่าเพื่อให้สามารถทำงานเดียวกันทั้งหมดได้
แต่ต้องอาศัยโค้ดมากกว่าจึงจะสามารถทำได้
ซึ่งช่วยให้โค้ดแต่ละชิ้นภายใน RISC นั้นทำสิ่งต่างๆ
ได้มากขึ้นโดยใช้โค้ดน้อยลง ซึ่งทำให้ใช้พลังงานน้อยลงและอายุการใช้งานแบตเตอรี่ยาวนานขึ้น
ขณะที่เราพัฒนาคอมพิวเตอร์อย่างต่อเนื่อง
คุณจะเห็นว่าโปรเซสเซอร์ที่ใช้ RISC และ ARM กำลังจะกลายเป็นที่นิยมมากขึ้นในระบบที่หลากหลาย รวมถึงเดสก์ท็อปและแล็ปท็อป
และสิ่งนี้กำลังเริ่มเข้าสู่สภาพแวดล้อม
Windows แล้วเนื่องจากตอนนี้พวกเขากำลังเริ่มเสนอเวอร์ชัน Windows 11
ที่จะสนับสนุนโปรเซสเซอร์ที่ใช้ ARM
เมื่อพ้นช่วงเบต้าและไปสู่การผลิตทั่วไปแล้ว เราจะเห็นเดสก์ท็อปและแล็ปท็อปจำนวนมากขึ้นที่ใช้
ARM นอกเหนือจากการใช้สำหรับระบบ Apple เท่านั้น