Τι αποτελείται από την CPU;

Μια CPU (κεντρική μονάδα επεξεργασίας), επίσης γνωστή ως μικροεπεξεργαστής, αποτελείται από διάφορα βασικά συστατικά που συνεργάζονται:

* Μονάδα αριθμητικής λογικής (ALU): Εκτελεί αριθμητικές λειτουργίες (προσθήκη, αφαίρεση, πολλαπλασιασμός, διαίρεση) και λογικές λειτουργίες (και, ή όχι, XOR) σε δεδομένα. Αυτό είναι όπου συμβαίνουν οι πραγματικοί υπολογισμοί.

* Μονάδα ελέγχου (CU): Παίρνει οδηγίες από τη μνήμη, τις αποκωδικοποιεί και κατευθύνει τη ροή δεδομένων και οδηγιών εντός της CPU. Λειτουργεί όπως ο "εγκέφαλος" συντονίζει όλα τα άλλα συστατικά.

* Μητρώα: Μικρές τοποθεσίες αποθήκευσης υψηλής ταχύτητας εντός της CPU. Διαθέτουν δεδομένα και οδηγίες στις οποίες εργάζονται επί του παρόντος οι ALU και CU. Η πρόσβαση στα μητρώα είναι πολύ ταχύτερη από την πρόσβαση στην κύρια μνήμη.

* cache: Μια μικρή, πολύ γρήγορη μνήμη που αποθηκεύει συχνά πρόσβαση σε δεδομένα και οδηγίες. Λειτουργεί ως buffer μεταξύ της CPU και της κύριας μνήμης (RAM), επιταχύνοντας την πρόσβαση σε συχνά χρησιμοποιούμενες πληροφορίες. Υπάρχουν συνήθως πολλαπλά επίπεδα κρυφής μνήμης (L1, L2, L3), το καθένα με ποικίλες ταχύτητες και μεγέθη.

* ρολόι: Δημιουργεί παλμούς που συγχρονίζουν τις λειτουργίες της CPU. Η ταχύτητα του ρολογιού (μετρούμενη σε GHz) καθορίζει πόσες οδηγίες μπορεί να εκτελέσει η CPU ανά δευτερόλεπτο.

* Μονάδα διεπαφής λεωφορείου (BIU): Διαχειρίζεται την επικοινωνία μεταξύ της CPU και άλλων στοιχείων του συστήματος υπολογιστή, όπως συσκευές μνήμης και εισόδου/εξόδου. Διαχειρίζεται τη μεταφορά δεδομένων και οδηγιών προς και από την CPU.

Οι σύγχρονες CPU περιλαμβάνουν επίσης πρόσθετα εξαρτήματα όπως:

* Μονάδα κυμαινόμενου σημείου (FPU): Χειρίζεται την αριθμητική πλωτή σημεία (υπολογισμοί που περιλαμβάνουν δεκαδικούς αριθμούς), οι οποίοι είναι ζωτικής σημασίας για τα γραφικά και την επιστημονική πληροφορική. Συχνά ενσωματώνεται στην ALU.

* Μονάδα διαχείρισης μνήμης (MMU): Χειρίζεται την προστασία της μνήμης και την εικονική μνήμη, επιτρέποντας σε πολλαπλά προγράμματα να εκτελούνται ταυτόχρονα χωρίς να παρεμβαίνουν μεταξύ τους.

* Μονάδα προτίμησης εντολών: Προβλέπει ποιες οδηγίες θα χρειαστούν στη συνέχεια και θα τους φέρουν από τη μνήμη εκ των προτέρων, βελτιώνοντας την απόδοση.

* Μονάδα πρόβλεψης υποκαταστήματος: Προβλέπει ποιος κλάδος του κώδικα θα εκτελεστεί στη συνέχεια, βελτιώνοντας τις επιδόσεις σε δηλώσεις υπό όρους.

Τα ακριβή συστατικά και η οργάνωσή τους μπορούν να ποικίλουν σημαντικά ανάλογα με την αρχιτεκτονική της CPU (π.χ. X86, ARM) και τον κατασκευαστή. Ωστόσο, τα θεμελιώδη συστατικά που αναφέρονται παραπάνω είναι κοινά σε όλες σχεδόν τις CPU.