Διαφορετικές λειτουργίες ενός μικροεπεξεργαστή

Ένας μικροεπεξεργαστής χειρίζεται δεδομένα σε ένα σύστημα υπολογιστή. Η κεντρική μονάδα επεξεργασίας λειτουργεί ως ο εγκέφαλος ενός υπολογιστή και αποτελείται από έναν ή περισσότερους μικροεπεξεργαστές που αποτελούνται από πολλές χιλιάδες τρανζίστορ σε ένα ενιαίο ολοκληρωμένο κύκλωμα. Ο μικροεπεξεργαστής λειτουργεί σε συνδυασμό με άλλα μέρη του υπολογιστή για να υπολογίσει αριθμητικές και λογικές συναρτήσεις για να χειριστεί εργασίες χρησιμοποιώντας ένα σύνολο εντολών για την εκτέλεση όλων των εργασιών σε έναν υπολογιστή.

Ο μικροεπεξεργαστής δέχεται είσοδο από συσκευές, όπως ποντίκι, πληκτρολόγιο ή σαρωτή, και εκτελεί μια λειτουργία σε αυτά τα δεδομένα. Παίρνει μια απόφαση με βάση τα δεδομένα, ο μικροεπεξεργαστής υπολογίζει τις πληροφορίες και στη συνέχεια στέλνει τα αποτελέσματα στις συσκευές εξόδου, όπως οθόνη ή εκτυπωτής, ως αναγνώσιμες πληροφορίες για το χρήστης. Για παράδειγμα, εάν ένας χρήστης που χρησιμοποιεί επεξεργαστή κειμένου πατήσει το "m" στο πληκτρολόγιο, ο μικροεπεξεργαστής θα το αποδεχτεί και θα στείλει το γράμμα "m" στην οθόνη.

Η αριθμητική λογική μονάδα συλλέγει πληροφορίες ως είσοδο από τους καταχωρητές και τους τελεστές της CPU και στη συνέχεια κάνει αριθμητικές πράξεις (πρόσθεση, αφαίρεση, πολλαπλασιασμός και διαίρεση) και λογικές πράξεις (AND, OR και XOR). Κατά την επεξεργασία δεδομένων, η ALU ελέγχει τις συνθήκες και προετοιμάζεται να λάβει διαφορετικές ενέργειες βάσει των αποτελεσμάτων. Η ALU συλλέγει επίσης δεδομένα από πρόσθετες πηγές, συμπεριλαμβανομένων συστημάτων αριθμών, εντολών, κυκλωμάτων χρονισμού και δρομολόγησης δεδομένων, όπως αθροιστές και αφαιρέσεις.

Ο μικροεπεξεργαστής έχει πρόσβαση και αποθηκεύει δυαδικές οδηγίες στη μνήμη ή σε κυκλώματα που αποθηκεύουν bits. Η μνήμη τυχαίας πρόσβασης είναι μια μνήμη ελέγχου που χρησιμοποιεί καταχωρητές για την προσωρινή αποθήκευση δεδομένων. Ο μικροεπεξεργαστής αποθηκεύει πτητικά δεδομένα που χρησιμοποιούνται από προγράμματα στη μνήμη RAM. Η μνήμη μόνο για ανάγνωση αποθηκεύει δεδομένα μόνιμα σε τσιπ με ενσωματωμένες οδηγίες. Χρειάζεται περισσότερος χρόνος για την πρόσβαση στις πληροφορίες στη ROM, αλλά δεν χάνονται πληροφορίες όταν κλείνει ο υπολογιστής όπως και η RAM.

Η μονάδα ελέγχου κατευθύνει τη ροή των λειτουργιών και των δεδομένων επιλέγοντας μία δήλωση προγράμματος κάθε φορά, ερμηνεύοντάς την και στέλνοντας μηνύματα στην ALU ή στους καταχωρητές για την εκτέλεση της εντολής. Αποφασίζει επίσης πού θα διατηρηθούν οι πληροφορίες στη μνήμη και με ποιες συσκευές θα επικοινωνήσει μέσω διασύνδεσης με την ALU, τη μνήμη και τις συσκευές εισόδου/εξόδου. Η μονάδα ελέγχου μπορεί επίσης να τερματίσει τη λειτουργία ενός υπολογιστή εάν αυτός ή μια άλλη συσκευή, όπως η πηγή ρεύματος, ανιχνεύσει μη φυσιολογικές συνθήκες.

Ο δίαυλος συστήματος συνδέει τον μικροεπεξεργαστή με τα περιφερειακά, όπως πληκτρολόγιο, ποντίκι, εκτυπωτή, σαρωτή, ηχείο ή ψηφιακή κάμερα. Ο μικροεπεξεργαστής στέλνει και λαμβάνει δεδομένα μέσω του διαύλου συστήματος για να επικοινωνήσει με τα περιφερειακά. Επικοινωνεί μόνο με ένα περιφερειακό κάθε φορά, ώστε να μην αναμιγνύεται καμία πληροφορία και να αποστέλλεται σε λάθος μέρος. Η μονάδα ελέγχου ελέγχει το χρονοδιάγραμμα της ανταλλαγής πληροφοριών.