Μια centrαλή μονάδα επεξεργασίας ελέγχει τις λειτουργίες της πλειοψηφίας των ηλεκτρονικών προϊόντων. Συνήθως ονομάζεται CPU, αυτό το στοιχείο δέχεται δεδομένα εισόδου, επεξεργάζει πληροφορίες και τις στέλνει στο компонεντ που είναι υπεύθυνο για την εκτέλεση της ενέργειας. Οι CPUs γνωρίζονται και ως μικροεπεξεργαστές και βρίσκονται στο κέντρο οποιουδήποτε συστήματος υπολογιστή. Αν και οι CPUs συνδέονται συνήθως με τσιπ υπολογιστή, μπορούν να βρεθούν σε πολλά άλλα ηλεκτρονικά συστήματα συμπεριλαμβανομένων κινητών τηλεφώνων, φορητών συσκευών, φούρνων μικροκυμάτων, τηλεοράσεων και παιχνιδιών.
Οι σύγχρονοι CPUs εξελίχθηκαν από μικροσκοπικούς μεταδότης και ολοκληρωμένα κυκλώματα που αναπτύχθηκαν στις αρχές της δεκαετίας του 1960 από την IBM και άλλες κορυφαίες τεχνολογικές εταιρείες της εποχής. Μέχρι τις αρχές της δεκαετίας του 1970, τα ολοκληρωμένα κυκλώματα μετάδοσης κατασκευάζονταν εμπορικά· οι μηχανικοί βασίστηκαν σε αυτήν την τεχνολογία για τους CPUs. Εκμεταλλευόμενοι τις ικανότητες μετάδοσης των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων, πρόσθεσαν την ικανότητα επεξεργασίας πληροφοριών και ισχύ μνήμης. Συνδυασμένα, αυτά τα στοιχεία γίνανε ο πυρήνας της CPU. Μέχρι το τέλος της δεκαετίας του 1970, η τεχνολογία είχε φτάσει στο σημείο όπου οι CPUs μπορούσαν να παραχθούν εμπορικά και είχαν το μέγεθος ενός νυχιού.
Κατά τη δεκαετία του 1980, οι CPUs γίνονταν πρότυπο στοιχείο στην ηλεκτρονική κατανάλωσης. Μπορούσαν να βρεθούν σε φωτογραφικές μηχανές, τηλεοράσεις και τσέπες αριθμομηχανές. Την επόμενη δεκαετία, το μικρό μέγεθος και το φθηνό κόστος παραγωγής της CPU επέτρεψε στους υπολογιστές να διασχίσουν από τη βιομηχανία στο σπίτι. Σήμερα, οι μηχανικοί συνεχίζουν να βελτιώνουν τους CPUs, καθιστώντας τα συνεχώς μικρότερα και πιο ισχυρά.
Οι CPUs αποτελούνται από εξα κρίσιμα συστατικά που λειτουργούν σε συνδυασμό για την επεξεργασία και εκτέλεση εντολών. Πρώτα, η μονάδα ελέγχου είναι ο εγκέφαλος της CPU. Αυτό το μέρος λαμβάνει τα δεδομένα εισόδου και αποφασίζει πού να στείλει τις επεξεργασμένες πληροφορίες. Δεύτερο, η cache εντολών είναι το μέρος όπου αποθηκεύονται οι εντολές της μονάδας ελέγχου. Συγκεκριμένα δεδομένα εντολών φορτώνονται στην CPU όταν κατασκευάζεται. Τρίτο, η μονάδα προφόρτωσης (prefetch unit) είναι η πύλη πληροφοριών. Τα δεδομένα εισόδου περνούν από το prefetch, το οποίο αποθηκεύει ένα αντίγραφο των δεδομένων πριν τα στείλει για επεξεργασία στην μονάδα ελέγχου. Τέταρτο, η μονάδα αποκωδικοποίησης μεταφράζει την εντολή εισόδου σε δυαδικό κώδικα, ο οποίος στέλνεται στο πέμπτο συστατικό, την αριθμολογική λογική μονάδα (ALU). Η ALU δέχεται τον κώδικα από τη μονάδα αποκωδικοποίησης και επιλέγει την ενέργεια που απαιτείται για την εκτέλεση της εντολής. Έκτο είναι η cache μνήμης της CPU. Εδώ, όλες οι πληροφορίες που έχουν σταλεί, ληφθεί ή προφορτωθεί αποθηκεύονται.
Μια CPU εκτελεί μια σειρά βημάτων για να υλοποιήσει μια εντολή. Κάθε εντολή χειρίζεται ξεχωριστά και μια CPU μπορεί να επεξεργαστεί πολλαπλές εντολές σε κλάσμα δευτερολέπτου. Όσο πιο ισχυρή η CPU, τόσο ταχύτερα επεξεργάζονται οι εντολές. Μια εντολή εκδίδεται από τον χρήστη του συστήματος χρησιμοποιώντας μια συσκευή εισόδου όπως πληκτρολόγιο ή ποντίκι. Επόμενα, η εντολή στέλνεται στην μονάδα προφόρτωσης. Η μονάδα αποσπάται τη προφορτωμένη μνήμη CPU για να αναγνωρίσει την εντολή και τη στέλνει στη μονάδα εντολών. Επόμενα, η μονάδα εντολών καθορίζει ποια βήματα ακολουθούν. Αυτά τα δεδομένα μεταβιβάζονται στη μονάδα αποκωδικοποίησης, η οποία μετατρέπει τα δεδομένα σε δυαδικό κώδικα και τα στέλνει στην ALU, η ALU μετατρέπει τα ακατέργατα δεδομένα σε πραγματική εντολή. Επόμενα, η ALU στέλνει ένα αντίγραφο της εντολής στη RAM ή ROM πριν τη στείλει πίσω στη μονάδα εντολών, η οποία στέλνει τον κώδικα στο μέρος του συστήματος που θα εκτελέσει την πράξη. Τέλος, η πράξη εκτελείται και το αποτέλεσμα στέλνεται πίσω στον χρήστη.
Υπάρχουν διαφορετικοί τύποι CPUs· κάθε τύπος διαθέτει ποικίλους βαθμούς ταχύτητας μνήμης και προκαθορισμένων εντολών. Όσο μεγαλύτερη η CPU, τόσο ταχύτερα μπορεί να επεξεργαστεί, αποθηκεύσει και εκτελέσει εντολές. Μια single-core CPU είναι η μικρότερη διαθέσιμη μονάδα. Συνήθως βρίσκεται σε μικρότερες συσκευές που εκτελούν μόνο ένα απλό σύνολο ενεργειών όπως τηλεχειριστήρια ή παιχνίδια. Οι dual-core CPUs περιέχουν δύο μονάδες εντολών και διαθέτουν αρκετή ισχύ και μνήμη για τους περισσότερους προσωπικούς υπολογιστές. Οι multi-core CPUs περιέχουν πολλαπλές μονάδες εντολών. Χρησιμοποιούνται κυρίως από μεγάλα βιομηχανικά ηλεκτρονικά συστήματα, διακομιστές και σταθές εργασίας δικτύου.
Το μέγεθος της CPU αναφέρεται στην ικανότητα της μονάδας να εκτελεί εργασίες και την ποσότητα χώρου μνήμης που περιέχει. Το μέγεθος CPU μετράται σε δυαδικά ψηφία και ονομάζεται bits. Αρχικά, οι CPUs περιείχαν τέσσερα bits αλλά οι σύγχρονες CPUs έχουν οκτώ. Οι οκτά-bit CPUs είναι τα μικρότερα και πιο αργά σύγχρονα συστατικά και χρησιμοποιούνται κυρίως σε παιχνίδια ή οικιακές συσκευές. Οι δεκαέξι-bit και 32-bit έχουν γίνει το πρότυπο μέγεθος CPU και βρίσκονται σε προσωπικούς υπολογιστές, φορητούς, κινητά τηλέφωνα και άλλες ηλεκτρονικές συσκευές που μπορούν να εκτελέσουν ποικίλες εργασίες. Οι 64-bit CPUs γίνονται ολοένα πιο δημοφιλείς σε υψηλής απόδοσης προσωπικούς υπολογιστές και φορητούς. Υπάρχουν μεγαλύτερες CPUs· αυτές χρησιμοποιούνται συνήθως για βιομηχανικούς σκοπούς.
Πνευματικά δικαιώματα © Γνώση Υπολογιστών Όλα τα δικαιώματα διατηρούνται.