ซีพียูทำงานอย่างไร?

ซีพียูของคอมพิวเตอร์หรือหน่วยประมวลผลกลางมักถูกนำมาเปรียบเทียบกับสมองของมนุษย์เนื่องจากเป็นการควบคุมส่วนกลางของคอมพิวเตอร์ CPU ดำเนินการกับคอมพิวเตอร์โดยดำเนินการคำสั่งโปรแกรมอย่างรวดเร็ว ความเร็วของ CPU มีส่วนสำคัญในการกำหนดพลังของคอมพิวเตอร์ ไมโครโปรเซสเซอร์รุ่นใหม่แต่ละรุ่นมี CPU ที่ทรงพลังกว่าซึ่งสามารถดำเนินการตามคำสั่งได้เร็วกว่ารุ่นก่อน

การทำงานของ CPU ถูกกำหนดเป็นกระบวนการสามขั้นตอน ขั้นแรก คำสั่งจะถูกดึงออกมาจากหน่วยความจำ ประการที่สอง คำสั่งจะถูกถอดรหัสและตัวประมวลผลจะค้นหาสิ่งที่ได้รับคำสั่งให้ทำ ประการที่สาม คำสั่งดำเนินการและดำเนินการ สามขั้นตอนเหล่านี้ทำซ้ำในรอบที่เริ่มต้นอีกครั้งโดยที่ CPU เรียกคำสั่งถัดไป ขั้นตอนเหล่านี้เรียกว่าวงจรคำสั่งของ CPU

CPU ใช้ตัวนับโปรแกรมเพื่อติดตามคำสั่งที่จะดึงต่อไป ตัวนับคือที่อยู่ของตำแหน่งหน่วยความจำที่เก็บคำสั่งถัดไปที่จะดำเนินการ มันถูกเก็บไว้ในรีจิสเตอร์ซึ่งเป็นตำแหน่งหน่วยความจำเฉพาะในซีพียู ตัวนับโปรแกรมจะเพิ่มขึ้นเพื่อชี้ไปที่คำสั่งถัดไปหลังจากการดึงข้อมูลแต่ละครั้งในรอบคำสั่ง

CPU ดำเนินการคำสั่งที่ดำเนินการชุดของการทำงานพื้นฐาน มีการดำเนินการเลขคณิตเช่นการบวกการลบการคูณและการหาร การทำงานของหน่วยความจำจะย้ายข้อมูลจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง การดำเนินการเชิงตรรกะจะทดสอบเงื่อนไขและตัดสินใจตามผลลัพธ์ การดำเนินการควบคุมส่งผลต่อส่วนประกอบอื่นๆ ของคอมพิวเตอร์ ประเภทการทำงานพื้นฐานเหล่านี้ ซึ่งดำเนินการอย่างรวดเร็ว ทำให้คอมพิวเตอร์สามารถทำหน้าที่ได้หลากหลาย จำนวนการดำเนินการที่แน่นอนที่สนับสนุนโดย CPU ขึ้นอยู่กับสถาปัตยกรรม

หน่วยความจำคอมพิวเตอร์หมายถึงพื้นที่ที่เก็บข้อมูลและโปรแกรม หน่วยความจำไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของ CPU แต่ CPU ต้องโต้ตอบอย่างใกล้ชิดกับมัน หน่วยความจำคอมพิวเตอร์มีสองประเภท: หลักหรือหลักและรอง CPU อาศัยหน่วยความจำหลักอย่างมากในการจัดเก็บคำสั่งโปรแกรมและข้อมูลที่ใช้ในคำสั่ง หน่วยความจำหลักมีลักษณะชั่วคราวและเก็บเฉพาะคำแนะนำและข้อมูลสำหรับโปรแกรมในขณะที่โปรแกรมกำลังทำงาน หน่วยความจำรองคือที่เก็บข้อมูลถาวรที่มาจากฮาร์ดไดรฟ์และแฟลชไดรฟ์

ส่วนประกอบของ CPU ที่เรียกว่าชุดควบคุมมีหน้าที่ในการย้ายคำสั่งและข้อมูลจากที่เก็บข้อมูลสำรองไปยังหน่วยความจำหลักก่อนดำเนินการคำสั่ง ชุดควบคุมยังย้ายผลลัพธ์ของคำสั่งไปยังที่เก็บข้อมูลสำรองอีกด้วย