Procesor

Procesor (ang. processor) nazywany często CPU (ang. Central Processing Unit) - urządzenie cyfrowe sekwencyjne potrafiące pobierać dane z pamięci, interpretować je i wykonywać jako rozkazy. Wykonuje on bardzo szybko ciąg prostych operacji (rozkazów) wybranych ze zbioru operacji podstawowych określonych zazwyczaj przez producenta procesora jako lista rozkazów procesora.

Procesory (zwane mikroprocesorami) wykonywane są zwykle jako układy scalone zamknięte w hermetycznej obudowie, często posiadającej złocone wyprowadzenia (stosowane ze względu na własności stykowe tego metalu). Ich sercem jest monokryształ krzemu, na który naniesiono techniką fotolitografii szereg warstw półprzewodnikowych, tworzących, w zależności od zastosowania, sieć od kilku tysięcy do kilkuset milionów tranzystorów. Połączenia wykonane są z metalu (aluminium, miedź). Ważnym parametrem procesora jest rozmiar elementów budujących jego strukturę. Im są one mniejsze tym niższe jest zużycie energii, napięcie pracy oraz wyższa częstotliwość pracy. Współczesne procesory używane w komputerach osobistych wykonywane są w technologii pozwalającej na uzyskanie elementów o rozmiarach mniejszych niż 45 nm, pracujących z częstotliwością kilku GHz. Według planów największych producentów procesorów, pod koniec roku 2010 powinny pojawić się procesory wykonane w technologii 32 nm. Fabryki procesorów muszą posiadać pomieszczenia o niezwykłej czystości, co jest bardzo kosztowne.

W funkcjonalnej strukturze procesora można wyróżnić takie elementy, jak:
zespół rejestrów do przechowywania danych i wyników, rejestry mogą być ogólnego przeznaczenia, lub mają specjalne przeznaczenie,
jednostkę arytmetyczną (arytmometr) do wykonywania operacji obliczeniowych na danych,
układ sterujący przebiegiem wykonywania programu.

Jedną z podstawowych cech procesora jest długość (liczba bitów) słowa, na którym wykonywane są podstawowe operacje obliczeniowe. Jeśli słowo ma np. 32 bity, mówimy że procesor jest 32-bitowy.

Innym ważnym parametrem określającym procesor jest szybkość z jaką wykonuje on program. Przy danej architekturze procesora, szybkość ta w znacznym stopniu zależy od czasu trwania pojedynczego taktu.

Do typowych rozkazów wykonywanych przez procesor należą:
kopiowanie danych
z pamięci do rejestru
z rejestru do pamięci
z pamięci do pamięci (niektóre procesory)
(podział ze względu na sposób adresowania danych)
działania arytmetyczne
dodawanie
odejmowanie
porównywanie dwóch liczb
dodawanie i odejmowanie jedności
zmiana znaku liczby
działania na bitach
iloczyn logiczny - AND
suma logiczna - OR
suma modulo 2 (różnica symetryczna) - XOR
negacja - NOT
przesunięcie bitów w lewo lub prawo

Współcześnie większość procesorów posiada wielordzeniową budowę. Takie rozwiązanie pozwoliło na wyeliminowanie problemu ze wzrostem poboru energii i ciepła wraz ze zwiększaniem taktowania procesorów. Modelem który zapoczątkował ten trend był Intel Pentium D (niezbyt udana konstrukcja). Prawdziwym przebojem stał się dopiero Intel Core 2 Duo zbudowany na bazie architektury Conroe (65nm). Najszybsze dziś modele posiadają rdzeń taktowany zegarem 3,16 Ghz (C2D E8500). Wymieniony procesor oparto o najnowocześniejszą architekturę Penryn wykonanym w procesie technologicznym 45nm ( tj. odległość między tranzystorami wynosi 45 nanometrów).

Najgroźniejszy rywal Intela, czyli AMD, wypuścił własny model procesora dwurdzeniowego o nazwie Athlon 64 X2. Jednak potrafi on konkurować z przeciwnikiem jedynie w niższym segmencie cenowym.

Obie firmy mają w ofercie także modele czterodzeniowe (Quad Intela i Phenom AMD).Obecnie Intel prowadzi testy 80-rdzeniowego procesora.

Komputer oprócz procesora głównego (CPU) posiada procesory pomocnicze: obrazu (GPU), dźwięku, koprocesory arytmetyczne.

Procesor bywa też nazywany jednostką centralną (poprzez tłumaczenie ang. CPU, Central Processing Unit w sposób dosłowny) - to określenie przyjęło się jedynie w wąskim gronie informatyków. Część użytkowników jednostkę centralną kojarzy z handlowym terminem określającym jednostką systemową komputera złożoną z elementów takich jak procesor, płyta główna, karta rozszerzenia, pamięć operacyjna, dysk twardy zamkniętych we wspólnej obudowie, nie obejmującą takich urządzeń peryferyjnych jak monitor, klawiatura czy drukarka.

Najbardziej popularny procesor Intel Core2 Duo.

 

Firma konkurencyjna dla Intela, AMD

 

Tak zbudowany jest procesor (tylnia jego cześć)

Intel Core 2 Extreme QX6700, jeden z pierwszych 4 rdzeniowych procesorów.