Az egyszerű játékoktól kezdve a nagy üzleti rendszerekig minden számítástechnikai eszköznek van egy alapvető eleme, az úgynevezett központi processzor. A CPU számításokat hajt végre, logikai összehasonlításokat végez és másodpercenként akár milliárdszor is mozgatja az adatokat. Úgy működik, hogy egyszerre hajt végre egyszerű utasításokat, amelyeket az egész számítógépet futtató master időzítő jel vált ki.
Leírás
A CPU processzor egy számítógépes chip, amely akkora, mint egy matchbook. A csomag belsejében egy szilikon téglalap található, amely millió tranzisztoros áramkört tartalmaz. A készülékből több tucat fém csap nyúl ki, amelyek mindegyike elektronikus jeleket visz be és ki a chipből. A chip a számítógép áramköri aljzatába csatlakozik, és kommunikál a memóriával, a merevlemez-meghajtókkal, a kijelzőképernyőkkel és a CPU-n kívüli egyéb eszközökkel.
Óra
Az órának nevezett időzítő áramkör elektromos impulzusokat küld a CPU-nak. A processzortól függően az óra másodpercek százezreitől milliárd milliárd ciklusig terjedhet. Az impulzusok a CPU belsejében mozognak; mivel más áramkörök ugyanattól az órától függenek, a számítógép összetett eseményeit szinkronizálja.
Utasítás
Minden CPU rendelkezik utasításkészlettel - a processzor által végrehajtott műveletek listájával, beleértve a számok hozzáadását, két adat összehasonlítását és az adatok áthelyezését a CPU-ba. A számítógépén futtatott szoftver a CPU utasításainak millióiból áll, sorrendben; az utasítások nagyon egyszerű műveletek, ezért a CPU sokukat értelmes feladatok elvégzésére hajtja végre. Egyes CPU-családok, például az asztali PC-k, ugyanazt az utasításkészletet használják, így ugyanazt a szoftvert futtathatják. A termékcsaládon kívüli CPU-k eltérő utasításokat használhatnak; például egy iPad CPU-ja más utasításokkal rendelkezik, mint egy Windows-alapú laptop futtatása.
ALU
A processzoroknak van egy számtani és logikai egységnek nevezett áramköre, amely számításokat és összehasonlításokat végez. A legtöbb processzor számtana az alapvető szorzás, összeadás, osztás és kivonás; az összetett matematika, például a statisztikai függvények, sok nagy sebességgel végrehajtott egyszerű művelet kombinációi. Az ALU logikai összehasonlításokat is végez két adatelem között annak megállapítására, hogy egyenlőek-e, vagy az egyik nagyobb-e, mint a másik.
Vezérlőegység
A CPU tartalmaz egy vezérlő egységet, amely összehangolja a processzor egyéb munkarészei közötti tevékenységeket. A vezérlőegység minden utasítást műveletek halmazára bont, és a műveletek végrehajtására utasítja a CPU különböző alrendszereit. Például a vezérlő egység utasíthatja az ALU-t, hogy két számot szorozzon össze, majd adjon hozzá egy harmadik számot az eredményhez.
memória
A CPU chip korlátozott mennyiségű, nagyon gyors memóriával rendelkezik. Rendelkezik tárolókkal, amelyeket regisztereknek nevezünk, amelyekre az ALU közvetlenül hat. Például az ALU gyorsan hozzá tudja adni a 2. regiszter számát az 1. regiszter tartalmához. A CPU a közelmúltban használt utasításokat és adatokat is tárolja a gyorsítótárnak nevezett területen, amely javítja a számítógép hatékonyságát. Például egy olyan programban, amely egy árat megszoroz egy mennyiséggel, a CPU ezeket a számokat keresi a gyorsítótárában. Ha megtalálja őket, ez megspórolja a processzort azzal a többletmunkával, hogy a számokat a CPU-n kívüli memóriachipekről szerezze be.
