Hver databehandlingsenhet, fra enkle leker til store forretningssystemer, har en viktig komponent som kalles sentral prosesseringsenhet. CPU utfører beregninger, gjør logiske sammenligninger og flytter data opp til milliarder ganger per sekund. Det fungerer ved å utføre enkle instruksjoner om gangen, utløst av et master timing signal som kjører hele datamaskinen.
Beskrivelse
En CPU-prosessor er en datamaskinbrikke omtrent på størrelse med en fyrstikkbok. Inne i pakken er det et silisiumrektangel som inneholder millioner av transistoriserte kretser. Fra enheten stikker dusinvis av metallpinner, som hver bærer elektroniske signaler inn og ut fra brikken. Brikken kobles til en stikkontakt på datamaskinens kretskort og kommuniserer med minne, harddisker, skjermbilder og andre enheter utenfor CPU.
Klokke
En timing krets kalt en klokke sender elektriske pulser til CPU. Avhengig av prosessor kan klokken gå i hastigheter fra hundretusener til milliarder sykluser per sekund. Pulsen driver aktivitet inne i CPU; fordi andre kretser er avhengig av samme klokke, holder det komplekse hendelser i datamaskinen synkronisert.
Bruksanvisning
Alle CPU-er har et instruksjonssett - en liste over handlinger prosessoren utfører, inkludert å legge til tall, sammenligne to data og flytte data til CPU-en. Programvaren du kjører på datamaskinen din består av millioner av CPU-instruksjonene som er lagt ut i en sekvens; instruksjonene er veldig enkle operasjoner, så CPU utfører mange av dem for å utføre meningsfylte oppgaver. Noen familier av CPUer, for eksempel de som brukes på stasjonære PC-er, bruker samme instruksjonssett, slik at de kan kjøre den samme programvaren. CPUer utenfor en produktfamilie kan bruke forskjellige instruksjoner; en iPad-prosessor har for eksempel andre instruksjoner enn en som kjører en Windows-basert bærbar PC.
ALU
Prosessorer har en krets som kalles den aritmetiske og logiske enheten som utfører beregninger og sammenligninger. Aritmetikken de fleste CPUer utfører er grunnleggende multiplikasjon, tillegg, deling og subtraksjon; kompleks matematikk som statistiske funksjoner er kombinasjoner av mange enkle operasjoner utført i høy hastighet. ALU utfører også logiske sammenligninger mellom to dataelementer for å avgjøre om de er like eller om den ene er av større verdi enn den andre.
Kontrollenhet
CPU-en inneholder en kontrollenhet som koordinerer aktiviteter mellom prosessorens andre arbeidsdeler. Kontrollenheten bryter hver instruksjon ned i et sett med handlinger og leder CPUens forskjellige delsystemer til å utføre handlingene. Kontrollenheten kan for eksempel lede ALU til å multiplisere to tall sammen og deretter legge til et tredje tall i resultatet.
Hukommelse
CPU-brikken har en begrenset mengde veldig raskt minne. Den har et sett med lagringsområder kalt register som ALU handler direkte på. For eksempel kan ALU raskt legge til nummeret i register 2 til innholdet i register 1. CPUen oppbevarer også nylig brukte instruksjoner og data i et område som kalles en cache som forbedrer datamaskinens effektivitet. I et program som for eksempel multipliserer en pris med en mengde, ser CPU-en etter disse tallene i hurtigminnet. Hvis den finner dem, sparer dette prosessoren ekstra arbeid med å hente tallene fra minnebrikker utenfor CPUen.
