Ποιες είναι οι λειτουργίες μιας CPU σε έναν υπολογιστή;

Οι άνθρωποι συχνά περιγράφουν την CPU ενός υπολογιστή ως προς τον ανθρώπινο εγκέφαλο. Αυτή είναι μια κατάλληλη αναλογία, καθώς η CPU (κεντρική μονάδα επεξεργασίας) ελέγχει τη λειτουργία του υπολογιστή. Αυτό το κάνει εκτελώντας εντολές που παρέχονται από προγράμματα υπολογιστών σε δεδομένα που προέρχονται από διάφορες πηγές.

Ο σκοπός κάθε υπολογιστή είναι κάποια μορφή επεξεργασίας δεδομένων. Η CPU υποστηρίζει την επεξεργασία δεδομένων εκτελώντας τις λειτουργίες ανάκτησης, αποκωδικοποίησης και εκτέλεσης με προγραμματισμένες οδηγίες. Συνολικά, αυτές οι λειτουργίες αναφέρονται συχνά ως κύκλος εντολών. Εκτός από τις λειτουργίες του κύκλου εντολών, η CPU εκτελεί λειτουργίες ανάκτησης και εγγραφής σε δεδομένα.

Όταν ένα πρόγραμμα εκτελείται σε έναν υπολογιστή, οι οδηγίες αποθηκεύονται στη μνήμη του υπολογιστή μέχρι να εκτελεστούν. Η CPU χρησιμοποιεί έναν μετρητή προγράμματος για να φέρει την επόμενη εντολή από τη μνήμη, όπου είναι αποθηκευμένη σε μια μορφή γνωστή ως κώδικας συναρμολόγησης. Η CPU αποκωδικοποιεί την εντολή σε δυαδικό κώδικα που μπορεί να εκτελεστεί. Μόλις γίνει αυτό, η CPU κάνει ό, τι της λέει η οδηγία, είτε εκτελώντας μια λειτουργία, λαμβάνοντας ή αποθηκεύοντας δεδομένα είτε προσαρμόζοντας τον μετρητή προγράμματος για να μεταβεί σε διαφορετική εντολή.

Οι τύποι πράξεων που συνήθως μπορούν να εκτελεστούν από τη CPU περιλαμβάνουν απλές μαθηματικές συναρτήσεις όπως πρόσθεση, αφαίρεση, πολλαπλασιασμό και διαίρεση. Η CPU μπορεί επίσης να πραγματοποιήσει συγκρίσεις μεταξύ αντικειμένων δεδομένων για να προσδιορίσει εάν είναι ίσα. Όλα τα καταπληκτικά πράγματα που μπορούν να κάνουν οι υπολογιστές εκτελούνται με αυτές και μερικές άλλες βασικές λειτουργίες. Αφού εκτελεστεί μια εντολή, λαμβάνεται η επόμενη εντολή και ο κύκλος συνεχίζεται.

Κατά την εκτέλεση της λειτουργίας εκτέλεσης του κύκλου εντολών, η CPU μπορεί να κληθεί να εκτελέσει μια εντολή που απαιτεί δεδομένα. Για παράδειγμα, η εκτέλεση μιας αριθμητικής συνάρτησης απαιτεί τους αριθμούς που θα χρησιμοποιηθούν για τον υπολογισμό. Για την παράδοση των απαραίτητων δεδομένων, υπάρχουν οδηγίες για ανάκτηση δεδομένων από τη μνήμη και εγγραφή δεδομένων που έχουν υποστεί επεξεργασία πίσω στη μνήμη. Οι οδηγίες που χρησιμοποιεί η CPU και τα δεδομένα στα οποία λειτουργεί αποθηκεύονται στην ίδια περιοχή μνήμης. Οι μοναδικές διευθύνσεις χρησιμοποιούνται από την CPU για την παρακολούθηση διαφορετικών θέσεων μνήμης.

Ο μικροεπεξεργαστής ενός προσωπικού υπολογιστή είναι ένα τσιπ που περιέχει όλα τα κυκλώματα που είναι απαραίτητα για τον έλεγχο των λειτουργιών του υπολογιστή. Επιτρέπει κάθε λειτουργία της CPU να εκτελείται από ένα μόνο τσιπ που είναι φθηνότερο στην κατασκευή και πιο αξιόπιστο λόγω της χρήσης ολοκληρωμένων κυκλωμάτων. Πριν από την εισαγωγή των μικροεπεξεργαστών, η CPU ενός υπολογιστή περιείχε μια πλακέτα κυκλώματος που περιείχε πολλαπλά τσιπ συνδεδεμένα με ολοκληρωμένα κυκλώματα. Σήμερα, πολλοί σύγχρονοι επεξεργαστές έχουν πολλές CPU στο ίδιο τσιπ, που αναφέρονται ως πυρήνες.