Keskusprosessorin

Keskusprosessori eli CPU on tietokoneen yleisin laskenta- ja ohjausyksikkö. Sen tehtävä on suorittaa ohjelmien ohjeita ja hallita muita järjestelmän osia, kuten muistia ja syötö- sekä tulosyhteyksiä. CPU koostuu yleensä ohjausyksiköstä, lasku- ja loogisesta yksiköstä (ALU) sekä useista rekistereistä. Modernit suorittimet voivat sisältää myös välimuisteja (L1, L2, L3), joiden tarkoituksena on nopeuttaa muistien ja rekisterien välistä tiedonkulkua.

Toiminnan perusta perustuu ohjelman ohjeen hakemiseen, purkamiseen ja suorittamiseen. Tämä fetch-decode-execute -sykli toistuu jatkuvasti. Ohjeet haetaan muistista, ne puretaan (dekoodataan) ja sen perusteella suoritusohjeet välitetään ALU:lle ja ohjausyksikölle. ALU vastaa lasku- ja loogisista toiminnoista, kun taas ohjausyksikkö määrää, mitä seuraavaksi tapahtuu. Rekisterit tallentavat väliaikaisia arvoja sekä ohjelman tilaa, ja välimuistit nopeuttavat tiedonsiirtoa muistista.

Arkkitehtuuri ja suorituskyky määräytyvät monien tekijöiden mukaan. Yleensä nyky-CPU:t ovat useilla ytimillä, joista jokainen voi suorittaa oman ohjaus- ja laskentansa rinnakkain. Hyper-Threading tai SMT (simultaneous multithreading) mahdollistaa useamman kuin yhden tehtävän samanaikaisen käsittelyn yhdellä ytimellä. Käskykanta ja arkkitehtuuri, kuten x86 tai ARM, määrittävät tuetut ohjeet, rekisterimäärät sekä energiatehokkuuden. Nykyään valmistusteknologian pienentyminen eli nanometer-aste tarkoittaa usein parempaa suorituskykyä pienemmällä energiankulutuksella.

Keskusprosessorin rooli on keskeinen sekä henkilökohtaisissa tietokoneissa että palvelimissa. Se toimii yhdessä muistien, grafiikkalaitteiden sekä tallennustilan kanssa vastaten järjestelmän yleisestä suorituskyvystä.