Kiekvienas skaičiavimo įrenginys, pradedant paprastais žaislais, baigiant stambiomis verslo sistemomis, turi esminį komponentą, vadinamą centriniu procesoriumi. Centrinis procesorius atlieka skaičiavimus, daro logiškus palyginimus ir perkelia duomenis iki milijardų kartų per sekundę. Tai veikia vykdant paprastas instrukcijas po vieną, paleidus pagrindinį laiko signalą, valdantį visą kompiuterį.
apibūdinimas
CPU procesorius yra kompiuterio lustas, kurio dydis yra lygus degtukų knygai. Pakuotės viduje yra silicio stačiakampis, kuriame yra milijonai tranzistorių grandinių. Iš prietaiso kyšo dešimtys metalinių kaiščių, kurių kiekvienas perduoda elektroninius signalus į lustą ir iš jos. Lustas jungiamas prie kompiuterio plokštės lizdo ir palaiko ryšį su atmintimi, standžiaisiais diskais, ekranais ir kitais procesoriaus išoriniais įrenginiais.
Laikrodis
Laiko grandinė, vadinama laikrodžiu, siunčia elektrinius impulsus į centrinį procesorių. Priklausomai nuo procesoriaus, laikrodis gali veikti nuo šimtų tūkstančių iki milijardų ciklų per sekundę greičiu. Impulsai lemia aktyvumą procesoriaus viduje; kadangi kitos grandinės priklauso nuo to paties laikrodžio, sudėtingi įvykiai kompiuteryje yra sinchronizuojami.
Nurodymai
Visuose procesoriuose yra instrukcijų rinkinys - procesoriaus atliktų veiksmų sąrašas, įskaitant skaičių pridėjimą, dviejų duomenų palyginimą ir duomenų perkėlimą į procesorių. Kompiuteryje paleistą programinę įrangą sudaro milijonai procesoriaus nurodymų, išdėstytų nuosekliai; instrukcijos yra labai paprastos operacijos, todėl procesorius daugelį jų atlieka, kad atliktų prasmingas užduotis. Kai kurios centrinių procesorių šeimos, pavyzdžiui, naudojamos staliniuose kompiuteriuose, naudoja tą patį instrukcijų rinkinį, leidžiantį paleisti tą pačią programinę įrangą. Produktų šeimai nepriklausantys procesoriai gali naudoti skirtingas instrukcijas; Pavyzdžiui, „iPad“ procesoriuje yra kitokios instrukcijos, nei naudojant „Windows“ nešiojamąjį kompiuterį.
ALU
Procesoriai turi grandinę, vadinamą aritmetiniu ir loginiu vienetu, kuris atlieka skaičiavimus ir palyginimus. Aritmetika, kurią atlieka dauguma procesorių, yra pagrindinis dauginimas, sudėjimas, dalijimas ir atimimas; sudėtinga matematika, pavyzdžiui, statistinės funkcijos, yra daugelio paprastų operacijų, atliekamų dideliu greičiu, deriniai. ALU taip pat atlieka loginį dviejų duomenų elementų palyginimą, kad nustatytų, ar jie yra vienodi, ar vienas yra didesnis už kitą.
Valdymo blokas
Centriniame procesoriuje yra valdymo blokas, kuris koordinuoja kitas procesoriaus veikiančias dalis. Valdymo blokas suskirsto kiekvieną komandą į veiksmų rinkinį ir nurodo įvairius procesoriaus posistemius atlikti veiksmus. Pavyzdžiui, valdymo blokas gali nurodyti ALU padauginti du skaičius kartu ir tada prie rezultato pridėti trečią skaičių.
Atmintis
Procesoriaus lustas turi ribotą labai greitos atminties kiekį. Jis turi saugyklų rinkinį, vadinamą registrais, kuriuos ALU veikia tiesiogiai. Pavyzdžiui, ALU gali greitai pridėti numerį 2 registre prie 1 registro turinio. Centrinis procesorius taip pat saugo neseniai naudojamas instrukcijas ir duomenis srityje, vadinamoje talpykla, kuri pagerina kompiuterio efektyvumą. Pavyzdžiui, programoje, padauginančioje kainą iš kiekio, procesorius šių skaičių ieško savo talpykloje. Jei jis juos suranda, tai sutaupo procesoriui papildomo darbo, kai reikia nuskaityti skaičius iš atminties lustų, esančių už procesoriaus ribų.
