Hver computerenhed fra simpelt legetøj til store forretningssystemer har en vigtig komponent kaldet den centrale behandlingsenhed. CPU'en udfører beregninger, foretager logiske sammenligninger og flytter data op til milliarder gange i sekundet. Det fungerer ved at udføre enkle instruktioner en ad gangen, udløst af et mastertimingsignal, der kører hele computeren.
Beskrivelse
En CPU-processor er en computerchip på størrelse med en tændstikbog. Inde i pakken er der et siliciumrektangel, der indeholder millioner af transistoriserede kredsløb. Fra enheden stikker dusinvis af metalnåle, der hver bærer elektroniske signaler ind og ud fra chippen. Chippen tilsluttes et stik på computerens printkort og kommunikerer med hukommelse, harddiske, skærmbilleder og andre enheder, der er eksterne for CPU'en.
Ur
Et tidskredsløb kaldet et ur sender elektriske impulser til CPU'en. Afhængigt af processoren kan uret køre med hastigheder fra hundreder af tusinder til milliarder cyklusser pr. Sekund. Impulserne driver aktivitet inde i CPU'en; fordi andre kredsløb er afhængige af det samme ur, holder det komplekse begivenheder i computeren synkroniseret.
Instruktioner
Alle CPU'er har et instruktions sæt - en liste over handlinger, processoren udfører, herunder tilføjelse af numre, sammenligning af to stykker data og flytning af data til CPU'en. Den software, du kører på din computer, består af millioner af CPU-instruktionerne, der er anbragt i en rækkefølge; instruktionerne er meget enkle operationer, så CPU'en udfører mange af dem for at udføre meningsfulde opgaver. Nogle familier af CPU'er, som dem der bruges på stationære pc'er, bruger det samme instruktions sæt, så de kan køre den samme software. CPU'er uden for en produktfamilie kan bruge forskellige instruktioner; en iPads CPU har for eksempel andre instruktioner end en, der kører en Windows-baseret bærbar computer.
ALU
Processorer har et kredsløb kaldet den aritmetiske og logiske enhed, der udfører beregninger og sammenligninger. Den aritmetik, som de fleste CPU'er udfører, er grundlæggende multiplikation, addition, division og subtraktion; kompleks matematik såsom statistiske funktioner er kombinationer af mange enkle operationer udført med høj hastighed. ALU udfører også logiske sammenligninger mellem to dataelementer for at bestemme, om de er ens, eller om den ene er af større værdi end den anden.
Styreenhed
CPU'en indeholder en kontrolenhed, der koordinerer aktiviteter blandt processorens andre arbejdsdele. Styreenheden nedbryder hver instruktion i et sæt handlinger og leder CPU's forskellige undersystemer til at udføre handlingerne. For eksempel kunne styreenheden dirigere ALU'en til at multiplicere to tal sammen og derefter tilføje et tredje tal til resultatet.
Hukommelse
CPU-chip har en begrænset mængde meget hurtig hukommelse. Det har et sæt lagerområder kaldet registre, hvorpå ALU handler direkte. F.eks. Kan ALU hurtigt tilføje nummeret i register 2 til indholdet af register 1. CPU'en gemmer også nyligt anvendte instruktioner og data i et område kaldet en cache, der forbedrer computerens effektivitet. I et program, der for eksempel multiplicerer en pris med en mængde, ser CPU'en efter disse tal i sin cachehukommelse. Hvis den finder dem, sparer dette processoren det ekstra arbejde med at hente numrene fra hukommelseschips uden for CPU'en.
