Mikroprotsessori osad

Mikroprotsessor või keskprotsessor (CPU) on sisemine riistvarakomponent, mis teostab matemaatilisi arvutusi, mis on vajalikud arvutite jaoks programmide käitamiseks ja käskude täitmiseks. Protsessorid on tavaliselt valmistatud ränimaterjalist, mis sisaldab pinnale manustatud pisikesi elektrilisi komponente. Tüüpilised arvutiprogrammid, mida protsessorid peavad töötlema, hõlmavad Interneti-brausereid, mänge ja videotöötlustarkvara.

Mikroprotsessorites olevad aritmeetilised loogikaühikud (ALU) võimaldavad arvutitel suurel kiirusel liita, lahutada, korrutada, jagada ja teha muid loogilisi toiminguid. Tänu täiustatud ALU-dele suudavad kaasaegsed mikroprotsessorid ja GPU-d (graafikaprotsessorid) teha väga keerulisi toiminguid suurte ujukomaarvudega.

Vahemälu on protsessori ala, kuhu salvestatakse ajutiselt funktsioonide täitmiseks ja programmide käitamiseks vajalike tavaliste juhiste koopiad. Kuna protsessoril on oma väiksem ja kiirem vahemälu, suudab see andmeid töödelda kiiremini kui süsteemi põhimällu lugemine ja kirjutamine. Mikroprotsessormälu tüüpide hulka kuuluvad ROM (kirjutuskaitstud) ja RAM (juhusjuurdepääsuga).

Põhimõtteliselt on transistorid pooljuhtseadmed, mida kasutatakse elektrooniliste signaalide vahetamiseks. Mikroprotsessorites tähendab suurem transistoride arv paremini töötavat protsessorit. Näiteks Intel Pentium 4 protsessoritel on umbes 40–50 miljonit transistorit, samas kui vanematel Pentium 3 protsessoritel on 9,5 miljonit. Rohkem transistore võimaldab torude ühendamist ja mitme käsudekoodereid, mis võimaldab iga kellatsükli jooksul mitu protsessi lõpule viia.

Juhtsignaalid on elektroonilised signaalid, mis juhivad protsessori komponente, mida kasutatakse toimingu või käsu täitmiseks. Element, mida nimetatakse sekvenaatoriks, saadab juhtsignaale, et öelda konkreetsele seadmele, mida ta peab järgmiseks tegema. Näiteks võib vahemällu saata lugemis- või kirjutamissignaali, mis annab talle teada, et protsessor valmistub andmeid protsessori mällu lugema või kirjutama.

Käskude rühma, mida protsessor saab täita, nimetatakse käsukomplektiks. Käskude komplekt määrab sellised asjad nagu programmide tüübid, millega CPU saab töötada. Registrid on väikesed mälukohad, mis sisaldavad ka juhiseid. Erinevalt tavalistest mälukohtadest viidatakse registritele numbri asemel nimega. Näiteks IP (instruction pointer) sisaldab järgmise käsu asukohta ja "akumulaator" on koht, kuhu protsessor salvestab järgmise väärtuse, millega ta kavatseb töötada.