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Una nota prima di iniziare: le CPU moderne sono ordini di grandezza più complesse di quelle che stiamo delineando qui. È quasi impossibile per una persona comprendere ogni sfumatura di un chip con oltre un miliardo di transistor. Tuttavia, i principi di base di come tutto si combina sono gli stessi, e la comprensione delle basi ti darà una migliore comprensione dei sistemi moderni.
Avvio piccolo
I computer moderni utilizzano miliardi di transistor per eseguire calcoli, ma ai livelli più bassi, è sufficiente una manciata per formare i componenti più basilari, noti come porte.
Porte logiche
Fare matematica con le porte
Quando entrambi gli ingressi sono attivi, il carry si accende e lo invia al successivo full adder della catena:
La maggior parte delle altre operazioni matematiche può essere eseguita con aggiunta; la moltiplicazione è solo un'aggiunta ripetuta, la sottrazione può essere eseguita con un'inversione di bit di fantasia, e la divisione è solo una sottrazione ripetuta. E mentre tutti i computer moderni dispongono di soluzioni basate su hardware per accelerare operazioni più complesse, è possibile tecnicamente fare tutto con il full adder.
Il bus e la memoria
L'intero pacchetto è racchiuso in quello che è noto come registro. Questi registri sono collegati al bus, che è un fascio di cavi che girano attorno all'intero sistema, collegati a ogni componente. Anche i computer moderni hanno un bus, sebbene possano avere più bus per migliorare le prestazioni del multitasking.
I registri sono utilizzati anche per creare RAM. La RAM è spesso disposta in una griglia, con fili che vanno in due direzioni:
L'orologio, il passo-passo e il decodificatore
I registri sono utilizzati ovunque e sono lo strumento di base per lo spostamento dei dati e la memorizzazione delle informazioni nella CPU. Quindi cosa dice loro di spostare le cose?
L'orologio è il primo componente nel core della CPU e si spegne e riaccende a intervalli regolari, misurati in hertz o cicli al secondo. Questa è la velocità che vedi pubblicizzata insieme alle CPU; un chip a 5 GHz può eseguire 5 miliardi di cicli al secondo. La velocità di clock è spesso una metrica molto buona per la velocità della CPU.
L'orologio è collegato allo stepper, che conterà da uno a uno step massimo e si resetterà su uno quando è finito. L'orologio è anche collegato alle porte AND per ogni registro che la CPU può scrivere su:
Le istruzioni del programma sono memorizzate nella RAM (o nella cache L1 su sistemi moderni, più vicini alla CPU). Dato che i dati del programma sono memorizzati in registri, proprio come ogni altra variabile, possono essere manipolati al volo per saltare il programma. In questo modo i programmi ottengono la loro struttura, con cicli e se dichiarazioni. Un'istruzione di salto imposta la posizione corrente nella memoria che il decodificatore di istruzioni sta leggendo da una posizione diversa.
Come tutto viene insieme
Per eseguire un calcolo, i dati del programma vengono caricati dalla RAM di sistema nella sezione di controllo. La sezione di controllo legge due numeri dalla RAM, carica il primo nel registro delle istruzioni dell'ALU e quindi carica il secondo sul bus. Nel frattempo, invia all'ALU un codice di istruzioni che gli dice cosa fare. L'ALU esegue quindi tutti i calcoli e memorizza il risultato in un registro diverso, da cui la CPU può leggere e quindi continuare il processo.
Un port scan è un po 'come muovere una manciata di maniglie per vedere quali porte sono bloccate. Lo scanner apprende quali porte su un router o firewall sono aperte e può utilizzare queste informazioni per individuare i potenziali punti deboli del sistema informatico.
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