CPU (Central Processing Unit) - procesor

CPU je zkratka pro Central Processing Unit, česky Centrální procesorová jednotka, zkráceně a zjednodušeně též procesor nebo mikroprocesor. CPU řídí počítač. Je to jeho centrální součástka, která umí vykonávat strojové instrukce (strojový kód) počítačového programu. Zjednodušeně je procesor jakýsi mozek počítače. Historicky první CPU vyrobila společnost Intel.

Základní architektura CPU se skládá z:

ALU (Aritmeticko-Logické jednotky, která vykonává matematické a logické operace
Řídící jednotky (Control Unit) , která přesměrovává a řídí veškeré operace
Vnitřní paměti (L1 cache, někdy i tzv L2 cache) ta uchovává data v průběhu výpočetních operací ALU

CPU Basic architecture

Jak funguje procesor?

CPU vykonává jednotlivé instrukce počítačového programu, který je načtený do paměti. Aby mohl být procesor univerzálně použitelný, zpracovává tyto instrukce ve vlastním strojovém kódu. Bez něj je CPU k ničemu. Procesor neustále přijímá a zpracovává vstupní data od aktivních programů či aplikací (podobně jako mozek u člověka). Výstupní data se dále zpracovávají nebo se zobrazují pomocí výstupních zařízení.

V moderních zařízení je procesor malý, proto se nazývá jako mikroprocesor. Nejčastěji obsahuje jedno jádro. Každý procesor obsahuje minimálně jedno jádro. Pro zvýšení výkonu ale obsahují některé procesory i více procesorových jader, pak se označují jako dvou jádrové, čtyřjádrové či osmijádrové. Výkonné serverové procesory jich obsahují i více. Technicky existují rozdíly mezi pojmy CPU a procesor, nicméně v běžné řeči se zaměňují.

Procesory používané v počítačích používají dvě základní architektury, které se liší zpracovávanými instrukcemi, a to složitější CISC (Complex Instruction Set Computer) a jednodušší RISC (Reduced Instruction Set Computer).

Výkon procesoru je daný především

architekturou procesoru ( např. RISC, CISC, ARM, x86, x64)
počtem jader
taktovací frekvencí (333MHz / 1,6GHz atd.)
šířkou sběrnice (8bit, 16bit, 32bit, 64bit)
počtem úrovní a velikostí vyrovnávací paměti (L1 Cache)

Dříve bylo zvyšování výkonu soustředěno hlavně na zvyšování pracovní frekvence, což vedlo k vyšším teplotám a spotřebě elektrické energie. Později výrobci přistoupili k záasadním změnám celé architektury procesorů, zejména na vícejádrové procesory. Trendem posledních let jsou další změny a integrace dalších součástí přímo na čip procesoru, které dříve jeho přímou součástí nebyly ( tzv. SoC – System on Chip). K jádru procesoru jsou integrovány například grafický čip, řadič paměti a další komponenty.