Igal arvutiseadmel alates lihtsatest mänguasjadest kuni suurte ärisüsteemideni on oluline komponent, mida nimetatakse keskprotsessoriks. Protsessor teostab arvutusi, teeb loogilisi võrdlusi ja teisaldab andmeid miljardeid kordi sekundis. See töötab nii, et täidetakse ükshaaval lihtsad juhised, mille käivitab kogu arvutit juhtiv põhiajastussignaal.
Kirjeldus
Protsessor protsessor on umbes tikumiraamatu suurune arvutikiip. Pakendi sees on ränist ristkülik, mis sisaldab miljoneid transistoriseeritud ahelaid. Seadmest väljuvad kümned metallnõelad, millest igaüks kannab kiibile sisse ja välja elektroonilisi signaale. Kiip ühendatakse arvuti trükkplaadi pistikupessa ja suhtleb mälu, kõvaketaste, ekraanide ja muude protsessoriväliste seadmetega.
Kell
Kell nimega ajavooluring saadab protsessorile elektrilised impulsid. Sõltuvalt protsessorist võib kell töötada kiirusega alates sadadest tuhandetest kuni miljardite tsükliteni sekundis. Pulsid juhivad aktiivsust protsessori sees; kuna teised vooluahelad sõltuvad samast kellast, hoiab see arvuti keerukad sündmused sünkroonis.
Juhised
Kõigil protsessoritel on käskude komplekt - loetelu toimingutest, mida protsessor sooritab, sealhulgas numbrite lisamine, kahe andmeosa võrdlemine ja andmete keskseadmesse teisaldamine. Arvutis käitatav tarkvara koosneb miljonitest protsessori juhistest, mis on järjestatud; juhised on väga lihtsad toimingud, nii et protsessor täidab paljusid neist sisukate ülesannete täitmiseks. Mõni protsessori perekond, näiteks lauaarvutites, kasutab sama käskude komplekti, mis võimaldab neil käitada sama tarkvara. Tooteperekonna välised protsessorid võivad kasutada erinevaid juhiseid; näiteks iPadi protsessoril on erinevad juhised kui Windowsi-põhise sülearvuti käitamisel.
ALU
Protsessoritel on aritmeetika- ja loogikaühikuks nimetatud vooluring, mis teostab arvutusi ja võrdlusi. Enamiku protsessorite aritmeetika on põhiline korrutamine, liitmine, jagamine ja lahutamine; keeruline matemaatika, näiteks statistilised funktsioonid, on paljude suurel kiirusel tehtavate lihtsate toimingute kombinatsioonid. ALU teeb ka kahe andmeüksuse vahel loogilisi võrdlusi, et teha kindlaks, kas need on võrdsed või on ühel suurem väärtus kui teisel.
Juhtplokk
Protsessor sisaldab juhtplokki, mis koordineerib protsessori muude tööosade vahelisi tegevusi. Juhtplokk jaotab iga käsu toimingute kogumiks ja suunab toiminguid teostama protsessori erinevad alamsüsteemid. Näiteks võib juhtplokk suunata ALU-d korrutama kaks numbrit koos ja lisama tulemusele siis kolmanda numbri.
Mälu
Protsessori kiibil on piiratud hulk väga kiiret mälu. Sellel on hulk salvestusruume, mida nimetatakse registriteks, mille alusel ALU toimib otse. Näiteks saab ALU kiirelt lisada registri 2 numbri 1. registri sisule. Samuti hoiab protsessor hiljuti kasutatud juhiseid ja andmeid vahemälu nimelises piirkonnas, mis suurendab arvuti tõhusust. Näiteks programmis, mis korrutab hinna kogusega, otsib protsessor neid numbreid oma vahemälust. Kui see need üles leiab, säästab see protsessoril lisatööd numbrite hankimisel protsessori välistest mälukiipidest.
