Co to jest procesor i jak działa ?

Procesor – (CPU – Central Processing Unit – centralna jednostka obliczeniowa) jest to „mózg” komputera. Procesor przetwarza informację wykonując na niej elementarne operacje nazywane instrukcjami lub rozkazami. Ciąg instrukcji nazywany jest programem.

Procesor jest skomplikowanym automatem, który może wykonywać kilkaset dosyć prostych czynności – tzn. rozkazów maszynowych. Każdy rozkaz ma własny kod, liczbę zapisaną w jednym lub kilku bajtach. Procesor pobiera z pamięci kolejne bajty i wykonuje zaprogramowane operacje. Dzieli się na dwie podstawowe jednostki – wykonawczą i sterującą. Zadaniem jednostki wykonawczej jest przetwarzanie informacji czyli wykonywanie operacji arytmetycznych i logicznych. Rodzaj wykonywanych operacji, zależy od sygnałów sterujących przesyłanych przez jednostkę sterującą.

W skład jednostki wykonawczej wchodzi: jednostka arytmetyczno – logiczna, oraz zestaw rejestrów, które z nią współpracują. Informacją wejściową do jednostki wykonawczej są dane, a informacją wyjściową wyniki w postaci liczb tekstu sygnałów sterujących pracą innych urządzeń.

W skład jednostki sterującej wchodzi: Rejestr rozkazów, dekoder rozkazów oraz układ sterowania. W rejestrze rozkazów przechowywany jest kod aktualnie wykonywanego rozkazu (instrukcji). W czasie wykonywania programu, procesor odczytuje kolejne rozkazy, które następnie musi rozpoznać (dekodować). Istnieje wiele rodzajów mikroprocesorów. Większość z nich różni się częstotliwością zegara, wyrażaną w megahercach (MHz). Im wyższa częstotliwość zegara, tym szybszy procesor. Wszystkie procesory posiadają podobne elementy:

Układ sterowania i synchronizacji, który kontroluje pracę procesora i wytwarza sygnały potrzebne do sterowania niektórymi elementami komputera.
Arytmometr, czyli układ, który wykonuje operacje arytmetyczne i logiczne (niektóre procesory mają kilka arytmometrów).
Rejestry:

rejestr rozkazów IR (ang. Instruction Register) – wewnętrzna komórka pamięci mikroprocesora przechowująca obecnie przetwarzaną instrukcję;
licznik rozkazów PC (ang. Program Counter) – przechowuje kolejne adresy pamięci z rozkazami;
akumulator A – przechowuje wynik wykonywanej operacji;
wskaźnik stosu SP (ang. Stack Pointer) – służy do adresowania pamięci, przechowuje dane w trybie LIFO (ang. Last In First Out – ostatni
rejestr flagowy F – przechowuje informację dotyczące realizacji wykonywanej operacji.

Wbudowaną pamięć podręczną Cache, która działa podobnie do zewnętrznej pamięci RAM. Zapewnia ona, że procesor nie jest zmuszony czekać na dane potrzebne mu do pracy.
Koprocesor matematyczny, który jest zestawem instrukcji przeznaczonych do obsługi skomplikowanych operacji matematycznych.
Wewnętrzne szyny łączące elementy procesora.

Procesor bezpośrednio współpracuje z pamięcią operacyjną przechowującą dane oraz ciągi instrukcji nazywane programem. Każda komórka pamięci ma swój adres. Wymiana danych pomiędzy mikroprocesorem, a pamięcią operacyjną odbywa się za pomocą magistrali pamięci, a adresowanie za pomocą magistrali adresowej.