Processorer finns i många moderna elektroniska enheter, inklusive datorer, smarttelefoner, surfplattor och andra handhållna enheter. Deras syfte är att ta emot indata i form av programinstruktioner och utföra triljoner beräkningar för att ge det utdata som användaren kommer att interagera med.
En processor innehåller en aritmetisk logik- och kontrollenhet (CU), som mäter kapacitet i termer av följande:
- Förmåga att bearbeta instruktioner vid en given tidpunkt.
- Maximalt antal bitar/instruktioner.
- Relativ klockfrekvens.
Varje gång en operation utförs på en dator, t.ex. när en fil ändras eller ett program öppnas, måste processorn tolka operativsystemet eller programvarans instruktioner. Beroende på dess kapacitet kan bearbetningsoperationerna vara snabbare eller långsammare och har stor inverkan på det som kallas processorns ”bearbetningshastighet”.
Varje processor består av en eller flera enskilda bearbetningsenheter som kallas ”kärnor”. Varje kärna bearbetar instruktioner från en enskild beräkningsuppgift med en viss hastighet, som definieras som ”klockfrekvens” och mäts i gigahertz (GHz). Eftersom det blev tekniskt sett alltför svårt att öka klockfrekvensen över en viss punkt har moderna datorer numera flera processorkärnor (dubbelkärniga, fyrkärniga osv.). De arbetar tillsammans för att bearbeta instruktioner och utföra flera uppgifter samtidigt.
Moderna stationära och bärbara datorer har nu en separat processor för att hantera grafisk rendering och skicka utdata till bildskärmsenheten. Eftersom denna processor, GPU:n, är särskilt utformad för denna uppgift kan datorerna effektivare hantera alla program som är särskilt grafikintensiva, t.ex. videospel.
En processor består av fyra grundelement: den aritmetiska logikenheten (ALU), enheten för flyttal (FPU), register och cacheminnen. ALU och FPU utför grundläggande och avancerade aritmetiska och logiska operationer på tal, och sedan skickas resultaten till registren, som också lagrar instruktioner. Caches är små och snabba minnen som lagrar kopior av data för frekvent användning och fungerar på samma sätt som ett RAM-minne (Random Access Memory).
Upprocessorn utför sina operationer genom de tre huvudstegen i instruktionscykeln: hämta, avkoda och utföra.
-
Hämtning: CPU:n hämtar instruktioner, vanligtvis från ett RAM-minne.
-
Dekodning: En avkodare omvandlar instruktionen till signaler till datorns övriga komponenter.
-
Uppförande: De nu avkodade instruktionerna skickas till varje komponent så att den önskade operationen kan utföras.