מהן הפונקציות של מעבד במחשב?

אנשים מתארים לעתים קרובות את המעבד של המחשב במונחים של המוח האנושי. זוהי אנלוגיה ראויה שכן ה-CPU (יחידת העיבוד המרכזית) שולט על פעולת המחשב. הוא עושה זאת על ידי ביצוע הוראות המסופקות על ידי תוכנות מחשב על נתונים המגיעים ממגוון מקורות.

המטרה של כל מחשב היא צורה כלשהי של עיבוד נתונים. המעבד תומך בעיבוד נתונים על ידי ביצוע הפונקציות של אחזור, פענוח וביצוע לפי הוראות מתוכנתות. ביחד, פונקציות אלה מכונות לעתים קרובות מחזור ההוראות. בנוסף לפונקציות מחזור ההוראות, ה-CPU מבצע פונקציות אחזור וכתיבה על נתונים.

כאשר תוכנית פועלת במחשב, הוראות מאוחסנות בזיכרון המחשב עד לביצוען. ה-CPU משתמש במונה תוכניות כדי להביא את ההוראה הבאה מהזיכרון, שם היא מאוחסנת בפורמט המכונה קוד assembly. המעבד מפענח את ההוראה לקוד בינארי שניתן לבצע. ברגע שזה נעשה, ה-CPU עושה את מה שההוראה אומרת לו, או מבצע פעולה, אחזור או אחסון נתונים או מכוון את מונה התוכנית כדי לקפוץ להוראה אחרת.

סוגי הפעולות שבדרך כלל יכולים להתבצע על ידי ה-CPU כוללים פונקציות מתמטיות פשוטות כמו חיבור, חיסור, כפל וחילוק. ה-CPU יכול גם לבצע השוואות בין אובייקטי נתונים כדי לקבוע אם הם שווים. כל הדברים המדהימים שמחשבים יכולים לעשות מבוצעים עם אלה ועוד כמה פעולות בסיסיות אחרות. לאחר ביצוע הוראה, ההוראה הבאה נלקחת והמחזור ממשיך.

בזמן ביצוע פונקציית הביצוע של מחזור ההוראות, ייתכן שהמעבד יתבקש לבצע פקודה הדורשת נתונים. לדוגמה, ביצוע פונקציה אריתמטית דורש את המספרים שישמשו לחישוב. כדי לספק את הנתונים הדרושים, ישנן הוראות לאחזר נתונים מהזיכרון ולכתוב נתונים שעובדו בחזרה לזיכרון. ההוראות המשמשות את ה-CPU והנתונים שעליהם הוא פועל מאוחסנות באותו אזור זיכרון. כתובות ייחודיות משמשות את ה-CPU כדי לעקוב אחר מיקומי זיכרון שונים.

המיקרו-מעבד של מחשב אישי הוא שבב המכיל את כל המעגלים הדרושים לשליטה בפעולות המחשב. הוא מאפשר לבצע כל פונקציה של ה-CPU על ידי שבב בודד שהוא זול יותר לייצור ואמין יותר בגלל השימוש במעגלים משולבים. לפני הצגת המיקרו-מעבדים, המעבד של מחשב היה כלול בלוח מעגל שהכיל מספר שבבים המחוברים במעגלים משולבים. כיום, למעבדים מודרניים רבים יש מספר מעבדים באותו שבב, המכונה ליבות.