Katrai skaitļošanas ierīcei, sākot no vienkāršām rotaļlietām līdz lielām biznesa sistēmām, ir būtiska sastāvdaļa, ko sauc par centrālo procesoru. Centrālais procesors veic aprēķinus, veic loģiskus salīdzinājumus un pārvieto datus līdz pat miljardiem reižu sekundē. Tas darbojas, izpildot vienkāršas instrukcijas pa vienam, ko iedarbina galvenā laika signāls, kas vada visu datoru.
Apraksts
Centrālā procesora procesors ir datora mikroshēma, kuras lielums ir aptuveni sērkociņu grāmata. Iepakojuma iekšpusē ir silīcija taisnstūris, kas satur miljoniem tranzistorētu ķēžu. No ierīces izvirzīti desmitiem metāla tapu, no kuriem katrs elektroniskos signālus ievada un izvada no mikroshēmas. Mikroshēma tiek pievienota datora shēmas kontaktligzdai un sazinās ar atmiņu, cietajiem diskiem, displeja ekrāniem un citām ierīcēm, kas nav CPU.
Pulkstenis
Laika shēma, ko sauc par pulksteni, uz CPU nosūta elektriskos impulsus. Atkarībā no procesora pulkstenis var darboties ar ātrumu no simtiem tūkstošu līdz miljardiem ciklu sekundē. Impulsi virza aktivitāti procesora iekšienē; Tā kā citas shēmas ir atkarīgas no tā paša pulksteņa, tas sarežģītos notikumus datorā saglabā sinhronizēti.
Instrukcijas
Visiem CPU ir instrukciju kopa - to darbību saraksts, kuras procesors veic, ieskaitot skaitļu pievienošanu, divu datu salīdzināšanu un datu pārvietošanu uz CPU. Datorā palaistā programmatūra sastāv no miljoniem CPU instrukciju, kas izklāstītas secībā; instrukcijas ir ļoti vienkāršas darbības, tāpēc CPU daudzas no tām veic, lai veiktu jēgpilnus uzdevumus. Dažās CPU ģimenēs, piemēram, galddatoros, tiek izmantots viens un tas pats instrukciju komplekts, ļaujot tiem palaist to pašu programmatūru. CPU, kas nav produktu saime, var izmantot dažādas instrukcijas; piemēram, iPad procesoram ir atšķirīgas instrukcijas nekā tam, kurā darbojas klēpjdators, kura pamatā ir Windows.
ALU
Procesoriem ir ķēde, ko sauc par aritmētisko un loģisko vienību, kas veic aprēķinus un salīdzinājumus. Aritmētika, ko lielākā daļa CPU veic, ir pamata reizināšana, saskaitīšana, dalīšana un atņemšana; sarežģīta matemātika, piemēram, statistikas funkcijas, ir daudzu vienkāršu darbību kombinācijas, kas tiek veiktas lielā ātrumā. ALU veic arī loģiskus divu datu elementu salīdzinājumus, lai noteiktu, vai tie ir vienādi vai vai vienam ir lielāka vērtība nekā otram.
Kontroles vienība
CPU satur vadības bloku, kas koordinē darbības starp pārējām procesora darba daļām. Vadības bloks sadala katru instrukciju darbību kopā un liek CPU dažādām apakšsistēmām veikt darbības. Piemēram, vadības bloks var norādīt ALU reizināt divus skaitļus kopā un pēc tam rezultātam pievienot trešo numuru.
Atmiņa
Procesora mikroshēmai ir ierobežots ļoti ātras atmiņas apjoms. Tam ir glabāšanas zonu kopums, ko sauc par reģistriem, uz kuriem ALU darbojas tieši. Piemēram, ALU var ātri pievienot 2. reģistra numuru 1. reģistra saturam. Centrālais procesors arī glabā nesen izmantotās instrukcijas un datus apgabalā, ko sauc par kešatmiņu, kas uzlabo datora efektivitāti. Piemēram, programmā, kas cenu reizina ar daudzumu, CPU šos numurus meklē savā kešatmiņā. Ja tas tos atrod, tas ietaupa procesoram papildu darbu, atgūstot numurus no atmiņas mikroshēmām ārpus CPU.
