Aké sú základné prvky CPU a ich funkcie?

Základné prvky CPU (centrálna spracovateľská jednotka) a ich funkcie sa dajú všeobecne kategorizovať takto:

1. Jadro:

* Funkcia: Jadrom je mozog CPU, zodpovedný za vykonávanie pokynov. Moderné CPU majú často viac jadier (duálne jadrové, štvorjadrové atď.) Na paralelné spracovanie. Každé jadro obsahuje potrebné komponenty na načítanie, dekódovanie a vykonávanie pokynov nezávisle.

2. Aritmetická logická jednotka (ALU):

* Funkcia: Vykonáva aritmetické operácie (pridanie, odčítanie, násobenie, delenie) a logické operácie (a alebo, alebo nie XOR) na údajoch. Je to časť CPU, ktorá skutočne robí výpočty.

3. Riadiaca jednotka (Cu):

* Funkcia: Načíta pokyny z pamäte, dekóduje ich a riadi vykonávanie pokynov koordináciou činností iných komponentov CPU. Pôsobí ako ovládač dopravy, riadi tok údajov a pokynov.

4. Registre:

* Funkcia: Vysokorýchlostné úložné miesta v rámci CPU. Držia údaje a pokyny, ktoré sa v súčasnosti spracúvajú. Existujú rôzne typy registrov (napr. Akumulátor, počítadlo programu, register inštrukcií) s konkrétnymi úlohami.

* Program Counter (PC): Sleduje adresu ďalšej inštrukcie, ktorá sa má načítať z pamäte.

* Inštrukčný register (IR): Ukladá, že inštrukcia, ktorá sa práve vykonáva.

* akumulátor: Ukladá stredné výsledky aritmetických a logických operácií.

* Všeobecné registre: Môže byť použitý na rôzne účely počas vykonávania programu.

5. Pamäť vyrovnávacej pamäte:

* Funkcia: Malá, rýchla pamäť umiestnená na CPU alebo veľmi blízko CPU. Ukladá často prístup k údajom a pokynom, čo umožňuje CPU ich získať oveľa rýchlejšie ako z hlavnej pamäte (RAM). Existuje viac úrovní vyrovnávacej pamäte (L1, L2, L3), pričom L1 je najrýchlejší a najmenší a L3 je najpomalší a najväčší.

6. Jednotka rozhrania zbernice:

* Funkcia: Spravuje komunikáciu medzi CPU a inými komponentmi počítačového systému, ako je hlavná pamäť, vstupné/výstupné zariadenia a ďalšie CPU v multiprocesorovom systéme. Zahŕňa to prenos údajov a pokynov tam a späť.

7. Hodiny:

* Funkcia: Poskytuje pravidelný pulzný signál, ktorý synchronizuje operácie v rámci CPU. Rýchlosť hodín (meraná v GHZ) určuje, koľko pokynov môže CPU vykonať za sekundu.

Za základmi:

Moderné CPU zahŕňajú mnoho sofistikovanejších prvkov vrátane:

* jednotka s pohyblivou rádovou čiarkou (FPU): Zvláda aritmetiku s pohyblivou rádovou čiarkou (operácie na reálnych číslach).

* jednotka správy pamäte (MMU): Spravuje pridelenie a ochranu pamäte.

* prekladací roztok (TLB): Urýchľuje preklad adresy pamäte.

* Prediktor pobočky: Predpovedá, ktorá inštrukcia sa vykoná vedľa zlepšenia výkonu.

* Inštrukčné potrubie: Prekrýva vykonávanie viacerých pokynov na zvýšenie priepustnosti.

* Out-of-Order Repation: Vykonáva pokyny v inom poradí, ako sa objavujú v programe na optimalizáciu výkonu.

Toto sú základné prvky a ich funkcie, ktoré poskytujú základ pre pochopenie toho, ako funguje CPU. Zložitosť týchto prvkov sa výrazne líši v závislosti od architektúry CPU a jej zamýšľaného použitia.

• Predchádzajúca strana: Prečo je pre počítač dôležité, aby mal dostatočnú pamäť a CPU? 
• Ďalšia strana: Aké sú odpovede na časť CPU, ktorá vyberá interprety a vidí pokyny na vykonávanie programu?