Funkce procesoru CPU

Historie

Moderní CPU se vyvíjel z miniaturních vysílačů a integrovaných obvodů vyvinutých v šedesátých letech minulého století společností IBM a dalšími významnými technologickými společnostmi v té době. Na počátku 70. let byly integrované vysílací obvody komerčně vyráběny a inženýři založili procesory na takové technologii. S využitím přenosových schopností integrovaných obvodů přidali schopnost zpracovávat informace a kapacitu paměti. Kombinace těchto prvků se stala jádrem CPU. Koncem sedmdesátých let technologie dosáhla bodu, kdy by CPU mohly být vyráběny komerčně a měly velikost nehtu.

Během 80. let se procesory staly standardní součástí spotřební elektroniky. Byly nalezeny v kamerách, televizorech a kapesních počítačích. Pro příští desetiletí byla malá velikost a cena levné výroby CPU umožnily počítačům přejít z průmyslu do domova. V současné době inženýři nadále zlepšují CPU, čímž jsou stále menší a výkonnější.

Části CPU

CPU se skládá ze šesti klíčových prvků, které pracují v kombinaci pro zpracování a provádění příkazů. Za prvé, řídicí jednotka je mozkem procesoru. Tato strana obdrží vstupní data a rozhodne, kam zaslat zpracované informace. Za druhé, cache instrukcí je místo, kde jsou uloženy pokyny řídicí jednotky. Data specifická pro instrukce se vkládají do procesoru v okamžiku výroby. Za třetí, jednotka před nástupem do zaměstnání je informační portál. Vstupní data procházejí předběžným načtením, které uchovává kopii dat před odesláním, které má zpracovat řídicí jednotka. Za čtvrté, dekódovací jednotka překládá vstupní instrukci do binárního kódu, který je pak odeslán k páté složce, aritmetické logické jednotce. ALU obdrží kód dekódovací jednotky a zvolí potřebnou akci pro provedení příkazu. Šestá je CPU cache. Zde jsou uloženy všechny informace, které byly odeslány, přijaty nebo předem načteny.

Proces

CPU provádí řadu kroků k provedení příkazu. Každý příkaz je zpracován jednotlivě a procesor může zpracovávat více příkazů za pár sekund. Čím je CPU výkonnější, tím rychleji jsou příkazy zpracovávány. Příkaz vydává uživatel systému pomocí vstupního zařízení, jako je klávesnice nebo myš. Dále je příkaz odeslán jednotce předběžného vyhledávání. Jednotka přistupuje k předem načtené paměti procesoru, aby identifikovala příkaz a odešla do řídicí jednotky. Dále příkazová jednotka určuje následující opatření. Tato data jsou přenášena na dekódovací jednotku, která přenáší data v binárním kódu a odešle je do ALU, pak ALU změní tvrdá data do skutečného příkazu. Potom ALU odešle kopii příkazu RAM nebo ROM před odesláním zpět do řídicí jednotky, která odešle kód do části systému, který skutečně provede danou akci. Konečně je akce spuštěna a výsledek je vrácen uživateli.

Typy

Existují různé typy procesorů, každý typ je dodáván s různými stupni rychlosti paměti a přednastavenými instrukcemi. Čím je CPU větší, tím rychleji zpracovává, ukládá a spouští příkazy. Jednožilový procesor je nejmenší dostupnou jednotkou. Obvykle se v malých zařízeních vyskytuje pouze jednoduchá sada činností, jako je například dálkový ovladač nebo hračka. Dvojjadrové CPU obsahují dvě řídicí jednotky a obsahují dostatek energie a paměti pro osobní počítače. Vícejádrové CPU obsahují několik jednotek příkazů. Používají se především velké průmyslové elektronické přístroje, servery a síťové pracovní stanice.

Velikost

Velikost CPU se vztahuje k výkonu jednotky pro provádění úloh a množství paměti, které obsahuje. Velikost CPU se měří v binárních číslech a nazývá se bity. Původně CPU obsahovaly čtyři bity, ale moderní mají osm. Osmibitové procesory jsou nejmenší a nejpomalejší moderní komponenty a jsou používány převážně v hračkách nebo domácích spotřebičích. 16- a 32-bitové se staly standardní velikostí CPU a mohou se nalézt na osobních počítačích, notebookech, mobilních telefonech a dalších elektronických zařízeních, které mohou provádět různé úkoly. Šestnáct čtyři-bitové CPU se stávají stále oblíbenějšími osobními počítači a notebooky. Existují největší CPU, které se obvykle používají pro průmyslové účely.