ส่วนประกอบพื้นฐานของไมโครโปรเซสเซอร์

Intel เปิดตัวไมโครโปรเซสเซอร์ตัวแรกในปี 1971 และเรียกมันว่าชิป 4004 ไมโครโปรเซสเซอร์ในปัจจุบันซึ่งมีขนาดเล็กกว่าเล็กน้อย ให้กำลังและความสามารถที่มากกว่า ศูนย์กลางของคอมพิวเตอร์ หน่วยประมวลผลกลาง (CPU) ประกอบด้วยไมโครโปรเซสเซอร์ตั้งแต่หนึ่งตัวขึ้นไป ไมโครโปรเซสเซอร์ผลิตจากชิปซิลิโคนที่มีทรานซิสเตอร์หลายล้านตัว ไมโครโปรเซสเซอร์จะย้ายข้อมูลจากที่อยู่หน่วยความจำหนึ่งไปยังอีกตำแหน่งหนึ่ง ซีพียูทำการตัดสินใจแล้วดำเนินการตามคำสั่งและการคำนวณใหม่

"หน่วยเลขคณิตและตรรกะ" (ALU) ดำเนินการคำนวณทางคณิตศาสตร์ เช่น การลบ การบวก การหาร และฟังก์ชันบูลีน ฟังก์ชันบูลีนเป็นประเภทของลอจิกที่ใช้สำหรับการออกแบบวงจร ALU ยังดำเนินการเปรียบเทียบและทดสอบตรรกะ โปรเซสเซอร์ส่งสัญญาณไปยัง ALU ซึ่งแปลคำสั่งและทำการคำนวณ

ไมโครโปรเซสเซอร์มีที่เก็บข้อมูลชั่วคราวที่เรียกว่ารีจิสเตอร์ พื้นที่หน่วยความจำเหล่านี้จะเก็บรักษาข้อมูล เช่น คำสั่งคอมพิวเตอร์ ที่อยู่จัดเก็บ อักขระ และข้อมูลอื่นๆ คำแนะนำคอมพิวเตอร์บางอย่างอาจต้องใช้การลงทะเบียนบางอย่างเป็นส่วนหนึ่งของคำสั่ง รีจิสเตอร์แต่ละตัวมีฟังก์ชันเฉพาะ เช่น รีจิสเตอร์คำสั่ง ตัวนับโปรแกรม แอคคิวมูเลเตอร์ และรีจิสเตอร์ที่อยู่หน่วยความจำ ตัวอย่างเช่น โปรแกรมลงทะเบียนเก็บที่อยู่ของคำสั่งที่นำมาจากหน่วยความจำเข้าถึงโดยสุ่ม

หน่วยควบคุม (CU) รับสัญญาณจาก CPU ซึ่งสั่งให้หน่วยควบคุมย้ายข้อมูลจากไมโครโปรเซสเซอร์ไปยังไมโครโปรเซสเซอร์ หน่วยควบคุมยังควบคุมหน่วยเลขคณิตและตรรกะด้วย หน่วยควบคุมประกอบด้วยส่วนประกอบหลายส่วน เช่น ตัวถอดรหัส นาฬิกา และวงจรลอจิกควบคุม เมื่อทำงานร่วมกัน อุปกรณ์เหล่านี้จะส่งสัญญาณไปยังตำแหน่งที่แน่นอนบนไมโครโปรเซสเซอร์

ตัวอย่างเช่น ตัวถอดรหัสได้รับคำสั่งจากแอปพลิเคชัน ตัวถอดรหัสจะตีความคำแนะนำและดำเนินการ จะส่งสัญญาณไปยัง ALU หรือสั่งให้เครื่องบันทึกเงินสดทำงานเฉพาะ หน่วยลอจิกควบคุมส่งสัญญาณไปยังส่วนต่างๆ ของไมโครโปรเซสเซอร์และรีจิสเตอร์ ซึ่งจะแจ้งให้ส่วนประกอบเหล่านี้ดำเนินการ นาฬิกาจะส่งสัญญาณที่ซิงโครไนซ์และรับประกันการดำเนินการคำสั่งและกระบวนการอย่างทันท่วงที

ไมโครโปรเซสเซอร์มีระบบบัสซึ่งย้ายข้อมูล รถเมล์หมายถึงการจำแนกสายไฟที่มีงานและหน้าที่เฉพาะ บัสข้อมูลจะถ่ายโอนข้อมูลระหว่างหน่วยประมวลผลกลางและหน่วยความจำเข้าถึงโดยสุ่ม (RAM) ซึ่งเป็นหน่วยความจำหลักของคอมพิวเตอร์ บัสควบคุมส่งข้อมูลที่จำเป็นในการประสานงานและควบคุมงานต่างๆ แอดเดรสบัสส่งที่อยู่ระหว่าง CPU และ RAM สำหรับข้อมูลที่กำลังประมวลผล

ไมโครโปรเซสเซอร์ขั้นสูงบางตัวมีแคชหน่วยความจำ ซึ่งเก็บข้อมูลล่าสุดที่ CPU ใช้ แคชหน่วยความจำเร่งกระบวนการคำนวณ เนื่องจาก CPU ไม่จำเป็นต้องไปที่ RAM ที่ช้ากว่าเพื่อดึงข้อมูล คอมพิวเตอร์จำนวนมากมีแคชระดับ 1 หรือระดับ 2 บางระบบมีแคชระดับ 3 ระดับแคชระบุลำดับที่ CPU ตรวจสอบข้อมูล โดยเริ่มจากระดับ 1 ผู้ผลิตมักจะรวมแคชระดับ 2 และระดับ 3 ไว้ในไมโครโปรเซสเซอร์ ซึ่งช่วยเพิ่มความเร็วในการประมวลผล