Будова

Будова

Внутрішні спільно працюючі пристрої

Моделі процесорів включають такі спільно працюючі пристрої:

• Пристрій керування (англ. control unit). Здійснює координацію роботи всіх інших пристроїв, виконує функції керування пристроями, керує обчисленнями в комп'ютері.

Дешифратор інструкцій (команд). Аналізує інструкції з метою визначення операцій, що відповідають інструкції, виділення операндів і адрес, за якими розміщуються операнди. В системах з конвеєром команд дешифратор здійснює дешифрування наступної команди одночасно з виконанням поточної (для завантаження усіх виконавчих пристроїв) і може дешифрувати одночасно декілька інструкцій, наприклад, для готовності здійснити перехід відповідно до результату, який найближчим часом буде отриманий з конвеєра.

• Арифметико-логічний пристрій (АЛП). Так називається пристрій для цілочислових операцій. Арифметичні операції, такі як додавання, множення і ділення, а також логічні операції (OR, AND, ASL, ROL і ін.) обробляються за допомогою АЛП. Ці операції складають переважну більшість програмних кодів у більшості програм. Всі операції в АЛП обробляються в регістрах — спеціально відведених чарунках АЛП. У процесорі може бути декілька АЛП. Кожен здатний виконувати арифметичні або логічні операції незалежно від інших, що дозволяє виконувати декілька операцій одночасно. Арифметико-логічний пристрій виконує арифметичні і логічні дії. Логічні операції поділяються на дві прості операції: «Так» і «Ні» («1» і «0»). Звичайно, ці два пристрої виділяються суто умовно, конструктивно вони не розділені.

• AGU (Address Generation Unit) — пристрій генерації адрес. Це пристрій не менш важливий, ніж АЛП, тому що він відповідає за коректну адресацію при завантаженні або збереженні даних.

• Математичний співпроцесор (FPU). Процесор може містити декілька математичних співпроцесорів. Кожний з них здатний виконувати, щонайменше, одну операцію з рухомою комою, незалежно від того, що роблять інші АЛП. Метод конвеєрної обробки даних дозволяє одному математичному співпроцесорові виконувати декілька операцій одночасно. Співпроцесор підтримує високоточні обчислення як цілочислені, так і з рухомою комою і, крім того, містить набір корисних констант, що прискорюють обчислення. Співпроцесор працює паралельно з центральним процесором, забезпечуючи, таким чином, високу продуктивність.

Архітектура процесора

 Архітектура процесора

Докладніше: Архітектура системи команд

З погляду програмістів, під архітектурою процесора мається на увазі його здатність виконувати певний набір машинних кодів. Більшість сучасних десктопних процесорів відносяться до сімейства x86, або Intel-сумісних процесорів архітектури IA32 (архітектура 32-бітових процесорів Intel). Її основа була закладена компанією Intel в процесорі i80386, проте в подальших поколіннях процесорів вона була доповнена і розширена як самою Intel (введені нові набори команд MMX, SSE, SSE2 і SSE3), так і сторонніми виробниками (набори команд EMMX, 3DNow! і Extended 3DNow!, розроблені компанією AMD).

Мікроархітектура

Докладніше: Мікроархітектура

Розробники комп'ютерного устаткування вкладають в поняття «Архітектура процесора» основні принципи внутрішньої організації конкретних сімейств процесорів. Наприклад, архітектура процесорів Intel Pentium позначалася як Р5, процесорів Pentium II і Pentium III — Р6, а Pentium 4 відносилися до архітектури NetBurst. Після того, як компанія Intel закрила архітектуру Р5 для сторонніх виробників, її основний конкурент — компанія AMD розробляла власні архітектури — K5, K6, K7 (для процесорів Athlon і Athlon XP), і К8 (для Athlon 64).

Ядро

Докладніше: Ядро мікропроцесора

В рамках однієї і тієї ж архітектури різні процесори можуть досить сильно відрізнятися один від одного. І відмінності ці утілюються в різноманітних процесорних ядрах, що мають певний набір суворо обумовлених характеристик. Найчастіше ці відмінності втілюються в різних частотах системної шини (FSB), розмірах кешу другого рівня, підтримці тих або інших нових систем команд або технологічних процесах, за якими виготовляються процесори. Нерідко зміна ядра в одному і тому ж сімействі процесорів спричиняє за собою заміну процесорного роз'єму (сокет, англ. socket), з чого витікають питання подальшої сумісності материнських плат. Проте в процесі вдосконалення ядра виробникам доводиться вносити до нього незначні зміни, які не можуть претендувати на «власне ім'я». Такі зміни називаються ревізіями (англ. stepping) ядра і, найчастіше, позначаються цифро-буквеними комбінаціями. Проте в нових ревізіях одного і того ж ядра можуть зустрічатися досить помітні нововведення. Так, компанія Intel ввела підтримку 64-бітової архітектури EM64T в окремі процесори сімейства Pentium 4 саме в процесі зміни ревізії.

Проце́сор (англ. processor, нім. Prozessor) — електронна схема, призначена для обробки даних (наприклад, виконання арифметичних і логічних операцій над даними (див. також Бітові операції), здійснення введення та виведення даних тощо).

Іноді процесором можуть називати мікроконтролер, мікросхему чи навпаки.

Поширені види цифрових процесорів:

• Центральний процесор (CPU) (якщо процесор виготовлений у вигляді інтегральної схеми — мікропроцесор): частина комп'ютера, що реалізує процес переробки інформації і координує роботу периферійних пристроїв. У комп'ютері може бути декілька процесорів, що наявні чи підтримуються чи виконують деяку розподілену роботу — такі комп'ютери називають багатопроцесорними.

• Графічний процесор (GPU);

• Прискорений процесор (APU): центральний і графічний процесори, поєднані у одній просунутій мікросхемі;

• Процесор цифрових сигналів (DSP).