Procesory znajdują się w wielu nowoczesnych urządzeniach elektronicznych, w tym w komputerach PC, smartfonach, tabletach i innych urządzeniach przenośnych. Ich zadaniem jest odbieranie danych wejściowych w postaci instrukcji programowych i wykonywanie trylionów obliczeń w celu dostarczenia danych wyjściowych, z którymi użytkownik będzie miał styczność.
Procesor zawiera jednostkę arytmetyczno-logiczną i sterującą (CU), która mierzy możliwości w następujących kategoriach:
- Zdolność przetwarzania instrukcji w danym czasie.
- Maksymalna liczba bitów/instrukcji.
- Relatywna szybkość zegara.
Za każdym razem, gdy na komputerze wykonywana jest operacja, np. gdy zmieniany jest plik lub otwierana jest aplikacja, procesor musi interpretować instrukcje systemu operacyjnego lub oprogramowania. W zależności od jego możliwości, operacje przetwarzania mogą być szybsze lub wolniejsze i mają duży wpływ na to, co nazywa się „szybkością przetwarzania” procesora.
Każdy procesor składa się z jednej lub więcej indywidualnych jednostek obliczeniowych zwanych „rdzeniami”. Każdy rdzeń przetwarza instrukcje z pojedynczego zadania obliczeniowego z określoną prędkością, określaną jako „prędkość zegara” i mierzoną w gigahercach (GHz). Ponieważ zwiększenie szybkości zegara powyżej pewnego punktu stało się technicznie zbyt trudne, nowoczesne komputery mają obecnie kilka rdzeni procesora (dwurdzeniowe, czterordzeniowe itd.). Współpracują one ze sobą w celu przetwarzania instrukcji i wykonywania wielu zadań jednocześnie.
Nowoczesne komputery stacjonarne i przenośne mają obecnie oddzielny procesor do obsługi renderowania grafiki i wysyłania danych wyjściowych do urządzenia wyświetlającego. Ponieważ procesor ten, GPU, został zaprojektowany specjalnie do tego zadania, komputery mogą wydajniej obsługiwać wszystkie aplikacje wymagające dużej ilości grafiki, takie jak gry wideo.
Procesor składa się z czterech podstawowych elementów: jednostki arytmetyczno-logicznej (ALU), jednostki zmiennoprzecinkowej (FPU), rejestrów i pamięci podręcznej. ALU i FPU wykonują podstawowe i zaawansowane operacje arytmetyczne i logiczne na liczbach, a następnie wyniki są przesyłane do rejestrów, które przechowują również instrukcje. Pamięci podręczne są małymi i szybkimi pamięciami, które przechowują kopie danych do częstego użytku i działają podobnie do pamięci RAM (random access memory).
Procesor wykonuje swoje operacje poprzez trzy główne kroki cyklu instrukcji: pobieranie, dekodowanie i wykonywanie.
-
Pobieranie: procesor pobiera instrukcje, zwykle z pamięci RAM.
-
Dekodowanie: dekoder przekształca instrukcje w sygnały do innych elementów komputera.
-
Wykonanie: teraz zdekodowane instrukcje są wysyłane do każdego elementu, tak aby można było wykonać żądaną operację.
.