Processoren zijn te vinden in veel moderne elektronische apparaten, waaronder pc’s, smartphones, tablets en andere handheld apparaten. Hun doel is om input te ontvangen in de vorm van programma-instructies en triljoenen berekeningen uit te voeren om de output te leveren waarmee de gebruiker zal interfacen.
Een processor omvat een rekenkundige logica en besturingseenheid (CU), die het vermogen meet in termen van het volgende:
- Het vermogen om instructies op een bepaald moment te verwerken.
- Maximaal aantal bits/instructies.
- Relatieve kloksnelheid.
Iedere keer dat een bewerking op een computer wordt uitgevoerd, zoals wanneer een bestand wordt gewijzigd of een toepassing wordt geopend, moet de processor de instructies van het besturingssysteem of de software interpreteren. Afhankelijk van zijn capaciteiten kunnen de verwerkingsoperaties sneller of langzamer verlopen, en een grote invloed hebben op wat de “verwerkingssnelheid” van de CPU wordt genoemd.
Elke processor bestaat uit een of meer afzonderlijke verwerkingseenheden die “kernen” worden genoemd. Elke core verwerkt instructies van een enkele rekentaak met een bepaalde snelheid, die “kloksnelheid” wordt genoemd en wordt gemeten in gigahertz (GHz). Aangezien het technisch te moeilijk werd de kloksnelheid boven een bepaald punt te verhogen, hebben moderne computers nu meerdere processorkernen (dual-core, quad-core, enz.). Ze werken samen om instructies te verwerken en meerdere taken tegelijk uit te voeren.
Moderne desktop- en laptopcomputers hebben nu een aparte processor om grafische rendering af te handelen en uitvoer naar het beeldschermapparaat te sturen. Aangezien deze processor, de GPU, speciaal voor deze taak is ontworpen, kunnen computers alle toepassingen die bijzonder grafisch-intensief zijn, zoals videospelletjes, efficiënter verwerken.
Een processor bestaat uit vier basiselementen: de rekenkundige logische eenheid (ALU), de drijvende-kommereenheid (FPU), registers, en de cachegeheugens. De ALU en FPU voeren elementaire en geavanceerde rekenkundige en logische bewerkingen op getallen uit, waarna de resultaten naar de registers worden gezonden, waarin ook instructies worden opgeslagen. Caches zijn kleine en snelle geheugens waarin kopieën van gegevens voor veelvuldig gebruik worden opgeslagen, en die werken als een RAM-geheugen (random access memory).
De CPU voert zijn bewerkingen uit via de drie hoofdstappen van de instructiecyclus: ophalen, decoderen en uitvoeren.
-
Ophalen: de CPU haalt instructies op, gewoonlijk uit een RAM-geheugen.
-
Decode: een decoder zet de instructie om in signalen naar de andere componenten van de computer.
-
Uitvoeren: de nu gedecodeerde instructies worden naar elk component gestuurd, zodat de gewenste bewerking kan worden uitgevoerd.