Jokaisella tietojenkäsittelylaitteella yksinkertaisista leluista suuryrityksiin on keskeinen komponentti, jota kutsutaan keskusyksiköksi. Suoritin suorittaa laskutoimituksia, tekee loogisia vertailuja ja siirtää tietoja jopa miljardeja kertoja sekunnissa. Se toimii suorittamalla yksinkertaisia käskyjä yksi kerrallaan, käynnistämällä päätietosignaalin, joka ohjaa koko tietokonetta.
Kuvaus
Suoritinprosessori on tietokonesiru, joka on kooltaan ottelukirjan kokoinen. Pakkauksen sisällä on piin suorakaide, joka sisältää miljoonia transistorisoituja piirejä. Laitteesta työntyy kymmeniä metallinastoja, joista kukin kuljettaa elektronisia signaaleja sirulle ja ulos siitä. Piiri kytketään tietokoneen piirilevyn pistorasiaan ja kommunikoi muistin, kiintolevyjen, näyttöjen ja muiden suorittimen ulkopuolisten laitteiden kanssa.
Kello
Aikapiiri, jota kutsutaan kelloksi, lähettää sähköpulsseja keskusyksikköön. Prosessorista riippuen kello voi toimia nopeuksilla, jotka vaihtelevat satoista tuhansista miljardeihin jaksoihin sekunnissa. Pulssit ohjaavat toimintaa prosessorin sisällä; koska muut piirit riippuvat samasta kellosta, se pitää monimutkaiset tapahtumat tietokoneessa synkronoituna.
Ohjeet
Kaikilla suorittimilla on käskyjoukko - luettelo prosessorin suorittamista toiminnoista, mukaan lukien numeroiden lisääminen, kahden datan vertailu ja tietojen siirtäminen suorittimeen. Tietokoneellasi käyttämäsi ohjelmisto koostuu miljoonista suorittimen ohjeista, jotka on järjestetty peräkkäin; ohjeet ovat hyvin yksinkertaisia operaatioita, joten CPU suorittaa monet niistä suorittamaan mielekkäitä tehtäviä. Jotkut CPU-perheet, kuten pöytätietokoneissa käytettävät, käyttävät samaa käskysarjaa, jolloin he voivat käyttää samaa ohjelmistoa. Tuoteperheen ulkopuoliset suorittimet voivat käyttää erilaisia ohjeita; Esimerkiksi iPadin suorittimella on erilaiset ohjeet kuin Windows-pohjaisella kannettavalla tietokoneella.
ALU
Prosessoreilla on piiri, jota kutsutaan aritmeettiseksi ja logiikkayksiköksi, joka suorittaa laskelmia ja vertailuja. Useimpien suorittimien suorittama aritmeettinen on kertolasku, yhteenlasku, jakaminen ja vähennyslasku; monimutkainen matematiikka, kuten tilastofunktiot, ovat useiden yksinkertaisten, suurella nopeudella suoritettavien toimintojen yhdistelmiä. ALU suorittaa myös loogisia vertailuja kahden tietoelementin välillä sen selvittämiseksi, ovatko ne yhtä suuria vai onko toisen arvo suurempi kuin toisen.
Ohjausyksikkö
CPU sisältää ohjausyksikön, joka koordinoi prosessorin muiden työosien välisiä toimintoja. Ohjausyksikkö jakaa kunkin käskyn toimintaryhmiksi ja ohjaa suorittimen eri alijärjestelmiä suorittamaan toiminnot. Esimerkiksi ohjausyksikkö voisi ohjata ALU: n kertomaan kaksi numeroa yhdessä ja lisäämään sitten kolmannen luvun tulokseen.
Muisti
CPU-sirulla on rajoitettu määrä erittäin nopeaa muistia. Siinä on joukko tallennusalueita, joita kutsutaan rekistereiksi, joiden perusteella ALU toimii suoraan. Esimerkiksi ALU voi lisätä rekisterin 2 numeron nopeasti rekisterin 1 sisältöön. Suoritin pitää myös äskettäin käytetyt ohjeet ja tiedot välimuistiksi kutsutulla alueella, joka parantaa tietokoneen tehokkuutta. Esimerkiksi ohjelmassa, joka kertoo hinnan määrällä, CPU etsii näitä numeroita välimuistista. Jos se löytää ne, tämä säästää prosessorilta ylimääräistä työtä lukujen noutamiseksi suorittimen ulkopuolella olevista muistisiruista.
