חלקים של מיקרו-מעבד

מיקרו-מעבד, או יחידת עיבוד מרכזית (CPU), הוא רכיב חומרה פנימי המבצע את החישובים המתמטיים הנדרשים למחשבים כדי להפעיל תוכניות ולבצע פקודות. המעבדים עשויים בדרך כלל מחומר סיליקון המכיל רכיבים חשמליים זעירים המוטבעים על פני השטח. תוכנות מחשב אופייניות שחייבות להיות מעובדות על ידי מעבדים כוללות דפדפני אינטרנט, משחקים ותוכנות לעריכת וידאו.

יחידות לוגיות אריתמטיות (ALU) במיקרו-מעבדים מאפשרות למחשבים להוסיף, להחסיר, להכפיל, לחלק ולבצע פעולות לוגיות אחרות במהירויות גבוהות. הודות ל-ALUs מתקדמים, מיקרו-מעבדים ו-GPUs (יחידות עיבוד גרפיות) מודרניים מסוגלים לבצע פעולות מסובכות מאוד במספרים גדולים של נקודה צפה.

זיכרון מטמון הוא אזור במעבד שבו מאוחסנים באופן זמני עותקים של הוראות נפוצות הנדרשות לביצוע פונקציות והפעלת תוכניות. מכיוון שלמעבד יש זיכרון מטמון קטן ומהיר יותר משלו, הוא יכול לעבד נתונים מהר יותר מאשר קריאה וכתיבה לזיכרון המערכת הראשי. סוגי זיכרון מיקרו-מעבד כוללים ROM (לקריאה בלבד) ו-RAM (גישה אקראית).

בעיקרון, טרנזיסטורים הם התקני מוליכים למחצה המשמשים להעברת אותות אלקטרוניים. במיקרו-מעבדים, מספר גבוה יותר של טרנזיסטורים פירושו מעבד בעל ביצועים טובים יותר. לדוגמה, למעבדי Intel Pentium 4 יש כ-40 עד 50 מיליון טרנזיסטורים, בעוד שבמעבדי Pentium 3 ישנים יותר יש 9.5 מיליון. טרנזיסטורים נוספים מאפשרים צנרת ומפענחי הוראות מרובים, מה שמאפשר השלמת מספר תהליכים במהלך כל מחזור שעון.

אותות בקרה הם אותות אלקטרוניים השולטים ברכיבי המעבד המשמשים לביצוע פעולה או ביצוע הוראה. אלמנט הנקרא "רצף" שולח אותות בקרה כדי לומר ליחידה הספציפית מה היא צריכה לעשות הלאה. לדוגמה, אות קריאה או כתיבה עשוי להישלח לזיכרון המטמון כדי לדעת שהמעבד מתכונן לקרוא או לכתוב נתונים לזיכרון המעבד.

קבוצת ההוראות שמעבד יכול לבצע נקראות "ערכת ההוראות שלו". ערכת ההוראות קובעת דברים כמו סוג התוכנות שמעבד יכול לעבוד איתן. אוגרים הם מיקומי זיכרון קטנים המכילים גם הוראות. שלא כמו מיקומי זיכרון רגילים, אוגרים מתייחסים בשם במקום במספר. לדוגמה, ה-IP (מצביע הוראות) מכיל את מיקום ההוראה הבאה, וה"מצבר" הוא המקום שבו המעבד מאחסן את הערך הבא עליו הוא מתכנן לעבוד.