Každé výpočtové zariadenie od jednoduchých hračiek až po veľké podnikové systémy má základný komponent, ktorý sa nazýva centrálna procesorová jednotka. CPU vykonáva výpočty, logicky porovnáva a posúva údaje až miliardkrát za sekundu. Funguje to tak, že po jednom vykonávate jednoduché pokyny, ktoré sú vyvolané hlavným časovacím signálom, ktorý spustí celý počítač.
Popis
Procesor CPU je počítačový čip o veľkosti zápalkovej knihy. Vo vnútri balenia je kremíkový obdĺžnik obsahujúci milióny tranzistorových obvodov. Zo zariadenia vyčnievajú desiatky kovových kolíkov, z ktorých každý prenáša elektronické signály do a z čipu. Čip sa pripája do zásuvky na doske plošných spojov počítača a komunikuje s pamäťou, pevnými diskami, obrazovkami displeja a ďalšími zariadeniami mimo CPU.
Hodiny
Časovací obvod nazývaný hodiny vysiela elektrické impulzy do CPU. V závislosti od procesora môžu hodiny bežať pri rýchlosti od stotisíc po miliardy cyklov za sekundu. Impulzy riadia aktivitu vo vnútri procesora; pretože iné obvody závisia od rovnakých hodín, udržuje synchronizované zložité udalosti v počítači.
Inštrukcie
Všetky CPU majú sadu inštrukcií - zoznam akcií, ktoré procesor vykonáva, vrátane pridania čísel, porovnania dvoch údajov a presunu údajov do CPU. Softvér, ktorý spúšťate vo svojom počítači, pozostáva z miliónov pokynov procesora rozložených do postupnosti; inštrukcie sú veľmi jednoduché operácie, takže CPU ich vykonáva na vykonanie zmysluplných úloh. Niektoré skupiny CPU, napríklad tie, ktoré sa používajú v stolných počítačoch, používajú rovnakú inštrukčnú sadu, ktorá im umožňuje spúšťať rovnaký softvér. CPU mimo radu produktov môžu používať odlišné pokyny; napríklad procesor iPadu má iné pokyny ako ten, na ktorom beží laptop so systémom Windows.
ALU
Procesory majú obvod nazývaný aritmetická a logická jednotka, ktorý vykonáva výpočty a porovnania. Aritmetika, ktorú väčšina CPU vykonáva, je základné násobenie, sčítanie, delenie a odčítanie; zložitá matematika, ako sú štatistické funkcie, sú kombináciami mnohých jednoduchých operácií vykonávaných pri vysokej rýchlosti. ALU tiež vykonáva logické porovnania medzi dvoma údajovými položkami, aby zistila, či sú si rovnaké alebo či má jedna z nich vyššiu hodnotu ako druhá.
Kontrolná jednotka
CPU obsahuje riadiacu jednotku, ktorá koordinuje aktivity medzi ostatnými pracovnými časťami procesora. Riadiaca jednotka rozdelí každú inštrukciu na súbor akcií a na vykonanie akcií nasmeruje rôzne subsystémy CPU. Napríklad riadiaca jednotka by mohla nasmerovať ALU na vynásobenie dvoch čísel dohromady a potom k výsledku pridať tretie číslo.
Pamäť
Čip CPU má obmedzené množstvo veľmi rýchlej pamäte. Má súbor úložných oblastí nazývaných registre, na ktoré ALU pôsobí priamo. Napríklad ALU môže rýchlo pridať číslo v registri 2 k obsahu registra 1. CPU tiež uchováva nedávno použité pokyny a údaje v oblasti zvanej vyrovnávacia pamäť, ktorá zvyšuje efektivitu počítača. Napríklad v programe, ktorý vynásobí cenu množstvom, CPU vyhľadáva tieto čísla vo svojej pamäti cache. Ak ich nájde, ušetrí to procesoru ďalšiu prácu s načítaním čísel z pamäťových čipov mimo CPU.
