Procesoarele se găsesc în multe dispozitive electronice moderne, inclusiv PC-uri, smartphone-uri, tablete și alte dispozitive portabile. Scopul lor este de a primi intrări sub formă de instrucțiuni de program și de a executa trilioane de calcule pentru a furniza ieșirea cu care utilizatorul va avea o interfață.
Un procesor include o unitate aritmetică logică și de control (CU), care măsoară capacitatea în termeni de:
- Capacitatea de a procesa instrucțiuni la un moment dat.
- Numărul maxim de biți/instrucțiuni.
- Viteza relativă a ceasului.
De fiecare dată când se efectuează o operație pe un calculator, cum ar fi atunci când se modifică un fișier sau se deschide o aplicație, procesorul trebuie să interpreteze instrucțiunile sistemului de operare sau ale software-ului. În funcție de capacitățile sale, operațiunile de procesare pot fi mai rapide sau mai lente și au un impact mare asupra a ceea ce se numește „viteza de procesare” a procesorului.
Care procesor este constituit din una sau mai multe unități de procesare individuale numite „nuclee”. Fiecare nucleu procesează instrucțiunile unei singure sarcini de calcul la o anumită viteză, definită ca „viteză de ceas” și măsurată în gigahertzi (GHz). Deoarece creșterea vitezei ceasului dincolo de un anumit punct a devenit prea dificilă din punct de vedere tehnic, calculatoarele moderne au acum mai multe nuclee de procesare (dual-core, quad-core etc.). Acestea lucrează împreună pentru a procesa instrucțiuni și pentru a îndeplini mai multe sarcini în același timp.
Computerele moderne de birou și laptop au acum un procesor separat pentru a gestiona redarea grafică și a trimite ieșirea către dispozitivul de afișare a monitorului. Deoarece acest procesor, GPU, este special conceput pentru această sarcină, computerele pot gestiona mai eficient toate aplicațiile care au o intensitate grafică deosebită, cum ar fi jocurile video.
Un procesor este alcătuit din patru elemente de bază: unitatea aritmetică logică (ALU), unitatea de virgulă mobilă (FPU), registrele și memoriile cache. ALU și FPU efectuează operații aritmetice și logice de bază și avansate asupra numerelor, iar apoi rezultatele sunt trimise în registre, care stochează, de asemenea, instrucțiuni. Memoriile cache sunt memorii mici și rapide care stochează copii ale datelor pentru utilizare frecventă și acționează în mod similar unei memorii cu acces aleatoriu (RAM).
UCP își desfășoară operațiile prin cele trei etape principale ale ciclului de instrucțiuni: preluare, decodare și execuție.
-
Preluare: CPU preia instrucțiunile, de obicei dintr-o memorie RAM.
-
Decodificare: un decodificator convertește instrucțiunea în semnale către celelalte componente ale calculatorului.
-
Executare: instrucțiunile acum decodificate sunt trimise către fiecare componentă, astfel încât operația dorită să poată fi efectuată.