Mikroprocesszor

A CPU a számítógép "agya" függetlenül attól, hogy asztali, szerver számítógépről vagy noteszgépről van szó. Durva általánosítással mindegyik ugyanazt csinálja: képes összeadni egyeseket és nullákat, illetve ezeket helyiérték szerint léptetni is tudja. Végül is olyan, számításokat végző motorról van szó, melyet egyetlen szilíciumchipen hoznak létre - ezt nevezi a szaknyelv központi vezérlőegységnek (central processing unit, CPU).

A fentinél azért természetesen bonyolultabb a kép, ha végignézünk a processzorok történelmén. Az Intel 4004-esétől, mely 1971-ben első volt a sorban, jutottunk el a ma kapható Core i és Phenom lapkákig. Az első, otthoni számítógépbe szánt mikroprocesszor, az Intel 8080-asa összesen alig hatezer tranzisztorból állt, miközben napjaink lapkái több százmillió tranzisztort tartalmaznak. Ezek a kapcsolóegységek végzik a CPU-n belüli elemi műveleteket, és állnak össze nagyobb blokkokká a processzoron belül. A blokkokat buszrendszer "öleli körül", vagyis teszi lehetővé az adatok továbbítását az alegységek között.

Voltaképp az elmúlt évtizedek fejlődése ezeknek a részegységeknek az egyre jobbá tételéről szólt: minél nagyobb órajel (azaz egységnyi feladat egyre nagyobb tempóval való elvégzése), buszfrekvencia és sávszélesség, kisebb méretű tranzisztorok és gyorsabb blokkok létrehozása volt a cél. A szaknyelvben ezt a fejlődést a MIPS mérőszám írja le: az egy másodperc alatt kibocsátott utasítások értékét jelöli, milliós darabszámban. A 8080-as még 0,64 MIPS-et produkált, a Prescott magos Pentium 4 viszont már 7000-et - általánosítva ez azt jelenti, hogy tízévente húszszorosára nőtt a processzorok teljesítménye, harminc év alatt több mint a tízezerszeresére. Nem semmi fejlődés harminc év alatt, igaz?

Hogy megértsük, miként működik a mikroprocesszor, bele kell nézni: a fent blokkoknak hívott részegységek működése ad választ a kérdésre. Ezek egyik legfontosabbika, az ALU (aritmetikai/logikai egység) végzi a matematikai számításokat, mint az összeadás, kivonás, szorzás, osztás. Az ALU azonban működésképtelen adatok nélkül - a processzor ezeket saját memóriájába (regisztereibe) a külső memóriából olvassa be vagy írja ki oda, ha végzett a feladattal. A 80-as évektől kezdve gyorsítótárat (cache) is kaptak a CPU-k, melynek segítségével a lassú külső és a gyors belső memória közötti szakadékot hidalhatják át. Végül döntéshozatalra is képes a központi vezérlőegység: az utasításkészlet által meghatározott módon elágazásokat kezel és ugrásokat hajt végre a kódban.

Napjaink processzorai voltaképp ugyanazt teszik, mint elődeik, csak egyre több maggal. Az egyes magok önmagukban is egy (közel) komplett processzort tartalmaznak, így növelve az utasítás-feldolgozás párhuzamosítását, és ezzel együtt a hatékonyságot.

Forrás: Terminal.hu