CPU: Τι είναι και πως λειτουργεί
H CPU (Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας) ή αλλιώς επεξεργαστής, είναι το βασικό στοιχείο του υπολογιστή που επεξεργάζεται τις εντολές και εκτελεί εργασίες.
Συχνά αποκαλείται «εγκέφαλος» του υπολογιστή επειδή χειρίζεται σχεδόν τα πάντα, από το άνοιγμα εφαρμογών έως την περιήγηση στο διαδίκτυο.
Περιεχόμενα:
-
Βασικές λειτουργίες CPU
-
Πως λειτουργεί η CPU
Βασικές λειτουργίες CPU
Μία CPU είναι υπεύθυνη για:
Εκτέλεση εντολών
Εκτελεί λογισμικό επεξεργάζοντας εντολές από εφαρμογές και το λειτουργικό σύστημα (π.χ. Windows).
Εκτέλεση υπολογισμών
Οποιαδήποτε μαθηματική ή λογική πράξη, από τη βασική αριθμητική μέχρι πολύπλοκους αλγορίθμους, διεκπεραιώνεται από τον επεξεργαστή.
Διαχείριση της επικοινωνίας με hardware
Η CPU διασφαλίζει ότι εξαρτήματα όπως η μνήμη RAM (Random Access Memory), η αποθήκευση και οι κάρτες γραφικών συνεργάζονται ομαλά.
Βασική δομή του CPU
Οι σύγχρονοι επεξεργαστές διαθέτουν διάφορα βασικά μέρη που καθορίζουν την απόδοσή τους:
Πυρήνες
Οι παλαιότερες CPU είχαν έναν μόνο πυρήνα, κάτι που σημαίνει ότι μπορούσαν να διεκπεραιώνουν μόνο μία εργασία κάθε φορά.
Οι σύγχρονοι CPU διαθέτουν πολλαπλούς πυρήνες (διπύρηνους, τετραπύρηνους κ.λπ.), επιτρέποντάς τους να επεξεργάζονται ταυτόχρονα πολλαπλές εργασίες.
Clockspeed
Eίναι ένα από τα βασικά χαρακτηριστικά ενός επεξεργαστή και μετριέται σε gigahertz (GHz). Καθορίζει πόσες εντολές μπορεί να εκτελέσει η CPU ανά δευτερόλεπτο.
Υψηλότερα clock speed σημαίνουν γενικά ταχύτερες επιδόσεις, παρόλο που η αποδοτικότητα εξαρτάται εξίσου από την αρχιτεκτονική και τον αριθμό των πυρήνων.
Κρυφύ μνήμη (cache)
Μια μικρή, εξαιρετικά γρήγορη μνήμη ενσωματωμένη στον CPU.
Αποθηκεύει δεδομένα στα οποία γίνεται συχνή πρόσβαση για να επιταχύνει την επεξεργασία.
Ένας επεξεργαστής λειτουργεί παράλληλα με άλλα κομμάτια hardware, όπως η μνήμη RAM και ο σκληρός δίσκος, για να διατηρεί το σύστημά σου σε αποδοτική λειτουργία.
Πως λειτουργεί η CPU
Μία CPU επεξεργάζεται δεδομένα χρησιμοποιώντας μία συγκεκριμένη μεθοδολογία.
Με αυτή τη μεθοδολογία επεξεργάζεται και εκτελεί εντολές από προγράμματα και το λειτουργικό σύστημα:
Fetch (Λήψη της εντολής)
Η CPU ανακτά μια εντολή από τη μνήμη RAM.
Αυτή η εντολή αποθηκεύεται σε έναν προσωρινό καταχωρητή πριν από την επεξεργασία της.
Αποκωδικοποίηση (Κατανόηση της εντολής)
Ο επεξεργαστής αποκωδικοποιεί την εντολή για να καθορίσει ποια ενέργεια πρέπει να εκτελεστεί.
Μεταφράζει την εντολή σε γλώσσα μηχανής (δυαδικός κώδικας) που μπορεί να εκτελέσει.
Εκτέλεση (Εκτέλεση της εργασίας)
Η CPU εκτελεί την εντολή, είτε πρόκειται για υπολογισμό, είτε για μετακίνηση δεδομένων, είτε για αλληλεπίδραση με άλλο υλικό.
Το αποτέλεσμα αποστέλεται στη συνέχεια πίσω στη μνήμη ή αποθηκεύεται σε έναν καταχωρητή για περαιτέρω επεξεργασία.
Αυτός ο κύκλος συμβαίνει εκατομμύρια ή και δισεκατομμύρια φορές ανά δευτερόλεπτο, ανάλογα με την ταχύτητα μίας CPU..
Πώς επικοινωνεί η CPU με άλλα εξαρτήματα
Ο επεξεργαστής δεν λειτουργεί μόνος του, αλλά επικοινωνεί συνεχώς με άλλα κομμάτια του PC σου (hardware):
Μνήμη RAM
Αποθηκεύει προσωρινά δεδομένα για γρήγορη πρόσβαση. Η CPU αντλεί δεδομένα από τη μνήμη RAM για να επεξεργαστεί τις εντολές.
Σκληρός δίσκος (SSD/HDD)
Ο σκληρός δίσκος SSD ή HDD Διατηρεί μακροπρόθεσμα δεδομένα. O επεξεργαστής ανακτά αρχεία και προγράμματα από την αποθήκευση όταν χρειάζεται.
Κάρτα γραφικών (GPU)
Εάν μια εργασία περιλαμβάνει απόδοση γραφικών, Η CPU μεταφέρει την εργασία αυτή στην GPU.
Συσκευές εισόδου και εξόδου
Η CPU επεξεργάζεται σήματα από το πληκτρολόγιο, το ποντίκι και άλλα περιφερειακά.
Στον πυρήνα του, ένας επεξεργαστής είναι ένα πολύπλοκο δίκτυο τρανζίστορ - μικροσκοπικών ηλεκτρονικών διακοπτών που επεξεργάζονται πληροφορίες με τη μορφή ηλεκτρικών σημάτων.
Όσο περισσότερα τρανζίστορ διαθέτει ένας CPU, τόσο πιο ισχυρός είναι.
Είναι ο εγκέφαλος του υπολογιστή σου, που χειρίζεται τις εντολές και διαχειρίζεται το υλικό.
Το clockspeed οι πυρήνες και η κρυφή μνήμη (cache) επηρεάζουν την απόδοσή του.
Η κατανόηση του τρόπου λειτουργίας του, σε βοηθά να γνωρίζεις τον βασικό τρόπο λειτουργίας του PC σου και να επιλέξεις τον κατάλληλο CPU σε περίπτωση που τον χρειαστείς.
