Keskusyksikkö (CPU)

Onko tietokoneen elektroniikkapiiri vastuussa tietokoneohjelmien ohjeiden tulkinnasta ja perustoimintojen suorittamisesta näiden ohjeiden mukaisesti. Perustoiminnot sisältävät aritmeettiset, loogiset, ohjaavat ja input/output (I/O). Termiä Central Processing Unit (CPU) on käytetty laajalti tietokoneteollisuudessa 1960-luvun alusta lähtien.

CPU koostuu pääosin neljästä toiminnallisesta yksiköstä:

• Ohjausyksikkö: on vastuussa käskyjen ja tietojen kulun ohjaamisesta suorittimen sisällä.

• Arithmetic Logic Unit (ALU): suorittaa kaikki CPU:n aritmeettiset ja loogiset laskutoimitukset.

• Rekisterit: ovat sisäisiä muistisoluja, joihin pääsee erittäin nopeasti. Näitä komponentteja käytetään muuttujien (tiedot, osoitteet) tai aritmeettisen/logiikan operaatioiden välitulosten tallentamiseen.

• Välimuisti: on pienempi ja nopeampi muisti, joka minimoi pääsyn päämuistiin ja parantaa siten suorittimen suorituskykyä.

Nämä yksiköt synkronoidaan kellotaajuudella ja yhdistetään kolmen tyyppisillä väylillä:

• Dataväylä: vastaa tiedon välittämisestä.

• Osoiteväylä: välittää muistiosoitteet luettavaksi tai kirjoitettavaksi.

• Ohjausväylä: mahdollistaa muiden komponenttien ja I/O-laitteiden hallinnan.

CPU-arkkitehtuurille on ominaista myös käskyt, jotka se voi suorittaa. Yleensä käskysarjaarkkitehtuureja on kahden tyyppisiä:

• CISC (Complex Instruction Set Computer): laaja joukko monimutkaisia käskyjä, jotka voivat suorittaa useita matalan tason operaatioita, kuten aritmeettisia operaatioita, muistin käyttöä tai osoitelaskutoimituksia useissa kellojaksoissa.

• RISC (Reduced Instruction Set Computer): supistettu käskyjoukko, joka suorittaa yhden matalan tason toiminnon yhdessä kellojaksossa.