איך עובד מעבד?

המעבד של מחשב, או יחידת עיבוד מרכזית, מושווה לעתים קרובות למוח האנושי מכיוון שהוא השליטה המרכזית של המחשב. ה-CPU מבצע פעולות מחשב על ידי ביצוע מהיר של הוראות תוכנית. למהירות המעבד יש חלק גדול בקביעת הכוח של המחשב. כל דור חדש של מיקרו-מעבדים כולל מעבד חזק יותר שיכול לבצע הוראות מהר יותר מהדור הקודם.

פעולת ה-CPU מוגדרת כתהליך בן שלושה שלבים. ראשית, הוראה נלקחת מהזיכרון. שנית, ההוראה מפוענחת והמעבד מגלה מה אומרים לו לעשות. שלישית, ההוראה מבוצעת ומבצעים פעולה. שלושת השלבים הללו חוזרים על עצמם במחזור שמתחיל שוב כשהמעבד מביא את ההוראה הבאה. השלבים נקראים מחזור ההוראות של המעבד.

ה-CPU משתמש במונה תוכניות כדי לעקוב אחר ההוראה הבאה להביא. המונה הוא הכתובת של מיקום הזיכרון שמכיל את ההוראה הבאה שתתבצע. זה מאוחסן באוגר, שהוא מיקום זיכרון ייעודי במעבד עצמו. מונה התוכנית מוגדל כדי להצביע על ההוראה הבאה לאחר כל אחזור במחזור ההוראות.

המעבד מבצע הוראות המבצעות קבוצה של פעולות בסיסיות. ישנן פעולות אריתמטיות כמו חיבור, חיסור, כפל וחילוק. פעולות זיכרון מעבירות נתונים ממיקום אחד לאחר. פעולות לוגיות בודקות מצב ומקבלות החלטה על סמך התוצאה. פעולות בקרה משפיעות על רכיבים אחרים של המחשב. סוגי פעולות בסיסיות אלו, המבוצעות במהירות רבה, מאפשרות למחשב לבצע מגוון רחב של פונקציות. המספר המדויק של הפעולות הנתמכות על ידי מעבד תלוי בארכיטקטורה שלו.

זיכרון המחשב מתייחס לאזור שבו מאוחסנים נתונים ותוכניות. הזיכרון אינו חלק מה-CPU, אך ה-CPU חייב לקיים איתו אינטראקציה הדוקה. ישנם שני סוגים של זיכרון מחשב: ראשי, או ראשי ומשני. ה-CPU מסתמך במידה רבה על הזיכרון הראשי לאחסון הוראות תוכנית והנתונים שההוראות פועלות עליהם. הזיכרון הראשי הוא זמני במהותו ומחזיק רק הוראות ונתונים עבור תוכנית בזמן שהתוכנית מופעלת. זיכרון משני הוא האחסון הקבוע יותר שמספק כוננים קשיחים וכונני הבזק.

רכיב של ה-CPU המכונה יחידת הבקרה אחראי להעברת הוראות ונתונים מאחסון משני לזיכרון הראשי לפני ביצוע הוראות. יחידת הבקרה גם מעבירה את התוצאות של הוראה לאחסון משני.