Enprocessor,centralprocessingunit (engelsk initialismCPU), även kalladcentralprocessor ellerhuvudprocessor, är enheten somexekverar (utför)program i endator, genom att frånprimärminnet läsa in programmetsmaskininstruktioner till processornsinstruktionsregister, och därefter utföra begärda operationer som beräkningar ochdatahantering. Processortermen har använts inomdatorindustrin åtminstone sedan början av1960-talet[1]. Processorer finns i ett stort antal varianter och återfinns i moderna maskiner och apparater, frånbilar tillkaffebryggare. I dagligt tal avses ofta den typen av processor som sitter i enpersondator.
Det finns två olika typer avprocessorarkitekturer:RISC ochCISC. RISC står för engelskansReduced Instruction Set Computing och CISC står förComplex Instruction Set Computing. En processor av typen RISC är konstruerad för att klara av enkla operationer väldigt snabbt. CISC däremot är konstruerad för att kunna göra komplicerade operationer men inte nödvändigtvis särskilt snabbt jämfört med RISC. Utvecklingen har sedan gjort så att dessa två varianter har lånat många tekniker från varandra. Dagens[när?] processorer kan inte med lätthet klassificeras i endera gruppen.
En viktig del i en processor ärALU:n (Arithmetic Logic Unit), en enhet som utför logiska och enklarearitmetiska operationer såsomaddition ochsubtraktion. För beräkningar medflyttal krävs antingen en följd av enkla instruktioner eller enflyttalsprocessor. Den var ursprungligen en extra krets men ingår numera[när?] som standard i moderna processorer förPC-marknaden.
Processorer är idag[när?] uppbyggda av drygt en miljard[källa behövs]transistorer på en yta av ett par cm². Antalet transistorer man kan få in på ettchip har hittills ökat exponentiellt enligtMoores lag.
Den grundläggande funktionen för de flesta processorer, oavsett vilken fysisk form de har, är att utföra en sekvens av lagrade instruktioner, som kallas förprogram. Programmet representeras aven serie tal som hålls i någon form avdatorminne. Processorer arbetar i två- eller tretakt:hämta,adressberäkna ochutföra.
Ordet "Wikipedia" i binärASCII-kod; läs från vänster till höger, topp till botten.
Det sätt en processor representerar tal är ett designval som påverkar de mest grundläggande metoderna för hur den fungerar. Vissa tidigadigitaladatorer använde enelektrisk modell av det vanligadecimala talsystemet (medbasen tio) att representeratal internt. Några andra datorer har använt mer exotiska siffersystem som denternära (med basen tre). Nästan[källa behövs] alla moderna processorer representerar tal ibinär form (med basen två), där varje siffra representeras av en ungefärlig värdering av två fysiska storheter, som en "hög" eller "låg"spänning.[2]
De flesta processorer, och faktiskt även de flestasekventiellt logiska enheterna, är avsynkronkaraktär.[3] De är alltså utformade och fungerar på antaganden om en synkronsignal. Denna signal, känd somklocksignal, sker vanligen i form av en periodiskfyrkantsvåg. Genom att beräkna den maximalatiden somelektriska signaler kan röra sig i olika grenar av en CPU:s många kretsar, kan formgivarna välja en lämplig period för klocksignalen.
Införandet avmikroprocessorn på1970-talet påverkade i hög grad utformningen och funktionssättet hos bearbetningsenheten (processorer) i allmänhet. Sedan introduktionen1970 av den första kommersiellt tillgängliga mikroprocessornIntel 4004 som använder 4-bit och den första utbredda mikroprocessornIntel 8080 som använder 8-bit och som släpptes1974, och den första riktigt prisvärda processornMOS 6502 8-bit som släpptes1975 för25dollar[4] vid en tidpunkt då konkurrenter somMotorola 6800 ochIntel 8080 såldes för179 dollar som snabbt sänktes till69 dollar[5][6] vilketlegitimiseradeMOS 6502 som började sälja i hundratals exemplar.[4] Sedan dessa introduktioner har denna typ av processorer nästan helt gått om alla andra konstruktionssätt.16-bit-processorer introducerades 1975 med HP BPC.[7]
Processorarkitekturer strävar efter mönster som är kompakta och effektiva, vilket tvingade många kompromisser att beaktas vid utformningarna av dessa. En 64-bitars arkitektur kan flytta mer data än en 32-bitars motsvarighet i varjecykel (vilket gör den snabbare), men databussen blir också dubbelt så bred, som då tar upp meryta på den begränsade ytan av ettchip. Trots dessa utmaningar har kontinuerliga framsteg iVLSI-konstruktionen gjort det möjligt för datorprocessorer att stadigt bliexponentiellt merkraftfulla under de senastedecennierna.
^Det fysiska begreppet spänning äranalog – som praktiskt kan anta en oändlig mängd möjliga värden – till sin natur. För att få fysisk representation av binära tal, anges intervaller av spänning, som definieras som antingen ettor eller nollor. Dessa områden är ofta påverkade avkopplingselementets kretsdesign och operativa parametrar, såsom entransistorströskelspänning.
^”Digi-Key Advertisement”. Popular Electronics 8 (6): sid. 124. December 1975. The 8080A CPU wasMall:USD. A 2102 1K bit static RAM wasMall:USD. Digi-Key's price for a 8080A wasMall:USD in the June 1976 issue.
