Prečo CPU vykonáva rýchlejšie ako vstupné a výstupné zariadenie?

Máte pravdu, keď si myslíte, že CPU je vo všeobecnosti rýchlejší ako vstupné a výstupné (I/O) zariadenia. Tu je dôvod:

1. Povaha operácií:

* cpu: CPU je určený pre bleskové rýchle výpočty a manipuláciu s údajmi. Pracuje na binárnych údajoch, pracuje s bitami a bajtmi pri neuveriteľne vysokých rýchlostiach.

* I/O zariadenia: I/O zariadenia, ako sú pevné disky, klávesnice a monitory, sú zodpovedné za interakciu s fyzickým svetom. Zahŕňa to mechanický pohyb (napr. Spinningové disky) alebo komunikáciu s externými systémami. Tieto procesy sú vo svojej podstate pomalšie ako elektronické výpočty CPU.

2. Rýchlostná nezrovnalosť:

* cpu: Moderné CPU môžu vykonávať miliardy pokynov za sekundu. To sa meria v Gigahertz (GHZ).

* I/O zariadenia: Rýchlosti I/O zariadení sú omnoho pomalšie. Napríklad pevný disk môže mať rýchlosť čítania/zápisu niekoľko stoviek megabajtov za sekundu.

3. Účel a dizajn:

* cpu: Primárnou funkciou CPU je čo najrýchlejšie spracovávať údaje. Je navrhnutý tak, aby bol vysoko optimalizovaným procesorom rýchleho blesku.

* I/O zariadenia: I/O zariadenia sú navrhnuté pre konkrétne funkcie, ako napríklad zobrazovanie vizuálov, zachytávanie vstupov alebo ukladanie údajov. Ich dizajn zdôrazňuje funkčnosť, trvanlivosť a nákladovú efektívnosť v priebehu čistej rýchlosti.

Problém s prekážkou:

Rozdiel v rýchlosti medzi CPU a I/O zariadeniami vytvára prekážku. CPU často sedí voľnobežné čakanie na údaje zo pomalších I/O zariadení, čo vedie k neefektívnosti. Na riešenie tohto problému sa používajú rôzne techniky:

* caching: Dáta sú dočasne uložené v rýchlej pamäti (vyrovnávacia pamäť) v blízkosti CPU, aby sa znížila potreba častých operácií I/O.

* asynchrónny I/O: CPU môže pokračovať v spracovaní ďalších úloh pri čakaní na dokončenie I/O operácií.

* paralelizmus: Moderné počítače môžu súčasne vykonávať viac úloh, čím sa minimalizuje vplyv čakania na pomalé I/O.

v súhrne:

CPU je navrhnutý pre vysokorýchlostné spracovanie údajov, zatiaľ čo I/O zariadenia uprednostňujú funkčnosť a fyzickú interakciu. Rozdiel v rýchlosti medzi týmito komponentmi môže vytvoriť výkonný problém, ale existujú rôzne techniky na zmiernenie tohto problému.

• Predchádzajúca strana: Aký procesor 775 je najlepší na premietanie? 
• Ďalšia strana: Čo je rodina procesorov X86?