ЦПУ и как он работает?

Для начала узнаем, что такое ЦПУ? Если раскрыть эту аббревиатуру, то она расшифровывается как центральное процессорное устройство. ЦПУ находится на материнской плате. Если сравнить компьютер с телом человека, то ЦПУ можно назвать мозгом компьютера. Все расчеты и данные обрабатываются здесь.

Что такое ЦПУ и как он работает?

Центральный процессор имеет много составляющих, основные из них это устройство управления, арифметико-логическое устройство, шины и регистры. Для обработки данных процессор использует четкие шаги по выполнению команд. Цикл обработки инструкции состоит трех основных шагов. Шаг первый – поиск, шаг второй – расшифровка, шаг третий – выполнение.

Регистры это временная память, которая находиться в ЦПУ и является самым быстрым видом памяти. Даже быстрее чем кэш память. Но хранит в себе только специфическую информацию вроде инструкции или адреса этих инструкций.

Именно с них и начинается цикл обработки данных, а точнее с регистра адреса памяти. Управляющее устройство узнает адрес инструкции и отправляется ее искать в основную память. А делает он это чрез шины. Шины – это провода, по которым происходит передвижение данных, они соединяют все элементы в ЦПУ. Есть три вида шин:

• Шина адреса
• Шина данных
• Шина управления

У шин есь интересное свойство? которое называется ширина шины. Это количество проводов и от этого зависит сколько информации может шина передать за один раз.

Для поиска инструкции используются шина управления и шина адреса. Затем инструкция копируется уже в другой регистр, регистр буфера памяти, через шину данных, и на этом заканчивается первая стадия, стадия поиска. Затем управляющее устройство, начинает расшифровку. Но расшифровка это не перевод языка человека на язык машины, состоящий из нулей и единиц, как может показаться. У устройства управления есть изначальный набор инструкций, который он использует при расшифровке. Так как же он ее использует? Он сравнивает команду в регистре с набором инструкций, который доступен для него. Другими словами проверяет, может ли он ее выполнить, умеет ли то, что от него требуется. Если да, то он ее выполняет, а в ином случае выдает ошибку.

И так устройство управления отвечает за поток данных в ЦПУ. Это устройство контролирует, какая информация, в какой регистр попадет и что с ней делать дальше. Помимо этого, это устройство отвечает за выполнение инструкций.

Для выполнения, информация по шине данных и под управлением УУ (устройство управления), отправляется в арифметико-логическое устройство.

Арифметико-логическое устройство состоит из арифметической и логической частей. И как исходит из названия, говорящие сами за себя, первая часть выполняет арифметические действие вроде сложения и умножения, а вторая часть выполняет логическую операцию сравнения.

Цикл обработки данных измеряется частотой или как ее называют на слэнге - герцовка. Это количество циклов обработки данных за единицу времени. Чем больше герцовка, тем лучше ЦПУ.