Každé výpočetní zařízení od jednoduchých hraček po velké podnikové systémy má základní komponentu, která se nazývá centrální procesorová jednotka. CPU provádí výpočty, provádí logická srovnání a přesouvá data až miliardkrát za sekundu. Funguje to tak, že provádíte jednoduché pokyny jeden po druhém, spouštěné hlavním časovacím signálem, který spouští celý počítač.
Popis
Procesor CPU je počítačový čip o velikosti zápalkové knihy. Uvnitř balení je křemíkový obdélník obsahující miliony tranzistorových obvodů. Ze zařízení vyčnívají desítky kovových kolíků, z nichž každý přenáší elektronické signály do a ven z čipu. Čip se zapojuje do zásuvky na desce s plošnými spoji počítače a komunikuje s pamětí, pevnými disky, obrazovkami a dalšími zařízeními mimo CPU.
Hodiny
Časovací obvod nazývaný hodiny vysílá elektrické impulsy do CPU. V závislosti na procesoru mohou hodiny běžet rychlostí od stovek tisíc do miliard cyklů za sekundu. Impulzy řídí aktivitu uvnitř CPU; protože ostatní obvody závisí na stejných hodinách, synchronizuje složité události v počítači.
Instrukce
Všechny CPU mají sadu instrukcí - seznam akcí, které procesor provádí, včetně přidání čísel, porovnání dvou dat a přesunu dat do CPU. Software spuštěný v počítači se skládá z milionů instrukcí CPU rozložených v pořadí; instrukce jsou velmi jednoduché operace, takže CPU provádí mnoho z nich za účelem provedení smysluplných úkolů. Některé rodiny procesorů, například ty, které se používají ve stolních počítačích, používají stejnou sadu instrukcí, což jim umožňuje spouštět stejný software. CPU mimo rodinu produktů mohou používat různé pokyny; například procesor iPadu má jiné pokyny než ten, na kterém běží notebook se systémem Windows.
ALU
Procesory mají obvod nazývaný aritmetická a logická jednotka, který provádí výpočty a srovnání. Aritmetika, kterou většina procesorů provádí, je základní násobení, sčítání, dělení a odčítání; komplexní matematika, jako jsou statistické funkce, jsou kombinací mnoha jednoduchých operací prováděných při vysoké rychlosti. ALU také provádí logická srovnání mezi dvěma datovými položkami, aby zjistila, zda jsou stejné nebo zda má jedna větší hodnotu než druhá.
Řídící jednotka
CPU obsahuje řídicí jednotku, která koordinuje aktivity mezi ostatními pracovními částmi procesoru. Řídicí jednotka rozděluje každou instrukci na sadu akcí a řídí různé subsystémy CPU k provádění akcí. Řídicí jednotka může například nasměrovat ALU, aby vynásobila dvě čísla dohromady a poté k výsledku přidala třetí číslo.
Paměť
Čip CPU má omezené množství velmi rychlé paměti. Má sadu úložných oblastí zvaných registry, na které ALU působí přímo. Například ALU může rychle přidat číslo v registru 2 k obsahu registru 1. CPU také uchovává nedávno použité instrukce a data v oblasti zvané mezipaměť, která zvyšuje efektivitu počítače. V programu, který vynásobí cenu například množstvím, CPU hledá tato čísla ve své mezipaměti. Pokud je najde, ušetří to procesoru další práci s načítáním čísel z paměťových čipů mimo CPU.
