Mitkä ovat CPU: n toiminnot tietokoneessa?

Ihmiset kuvaavat usein tietokoneen prosessoria ihmisaivoilla. Tämä on osuva analogia, koska CPU (keskusyksikkö) ohjaa tietokoneen toimintaa. Se tekee tämän suorittamalla tietokoneohjelmien antamia ohjeita tiedoilla, jotka tulevat useista eri lähteistä.

Jokaisen tietokoneen tarkoitus on jonkinlainen tietojenkäsittely. Prosessori tukee tietojenkäsittelyä suorittamalla haku-, dekoodaus- ja suoritustoiminnot ohjelmoiduilla käskyillä. Yhdessä näitä toimintoja kutsutaan usein ohjejaksoksi. Käskyjaksotoimintojen lisäksi CPU suorittaa tiedonhaku- ja kirjoitustoimintoja.

Kun ohjelma suoritetaan tietokoneessa, käskyt tallennetaan tietokoneen muistiin, kunnes ne suoritetaan. Prosessori käyttää ohjelmalaskuria hakemaan seuraavan käskyn muistista, johon se tallennetaan kokoonpanokoodina tunnetussa muodossa. CPU purkaa käskyn binäärikoodiksi, joka voidaan suorittaa. Kun tämä on tehty, CPU tekee sen, mitä käsky käskee sille joko suorittaa toiminnon, hakea tai tallentaa tietoja tai säätää ohjelmalaskuria siirtymään toiseen käskyyn.

Suorittimen tyypillisesti suoritettavia operaatioita ovat yksinkertaiset matemaattiset toiminnot, kuten yhteen-, vähennys-, kerto- ja jakolasku. CPU voi myös suorittaa vertailuja tietoobjektien välillä määrittääkseen, ovatko ne samanarvoisia. Kaikki hämmästyttävät asiat, joita tietokoneet voivat tehdä, suoritetaan näillä ja muutamilla muilla perustoiminnoilla. Kun käsky on suoritettu, seuraava käsky haetaan ja sykli jatkuu.

Suorittaessaan käskyjakson suoritustoimintoa CPU: ta voidaan pyytää suorittamaan käsky, joka vaatii dataa. Esimerkiksi aritmeettisen funktion suorittaminen vaatii luvut, joita käytetään laskennassa. Tarvittavien tietojen toimittamiseksi on ohjeita tietojen hakemisesta muistista ja käsiteltyjen tietojen kirjoittamisesta takaisin muistiin. CPU: n käyttämät ohjeet ja sen käyttämät tiedot tallennetaan samalle muistialueelle. CPU käyttää yksilöllisiä osoitteita eri muistipaikkojen kirjaamiseen.

Henkilökohtaisen tietokoneen mikroprosessori on siru, joka sisältää kaikki tietokoneen toimintojen ohjaamiseen tarvittavat piirit. Se mahdollistaa CPU: n jokaisen toiminnon suorittamisen yhdellä sirulla, joka on halvempi valmistaa ja luotettavampi integroitujen piirien käytön ansiosta. Ennen mikroprosessorien käyttöönottoa tietokoneen CPU oli piirilevyllä, joka sisälsi useita integroiduilla piireillä yhdistettyjä siruja. Nykyään monissa nykyaikaisissa prosessoreissa on samassa sirussa useita suorittimia, joita kutsutaan ytimiksi.