Maskinvare
Prosessoren
Prosessoren, mikroprosessoren eller CPUen (Central Processing Unit) er datamaskinens hjerne og en av verdens mest forbløffende oppfinnelser. En datamaskin kjennetegnes ved at den kan utføre et program. Et program er en sekvens instruksjoner som spesifiserer hvilke operasjoner som skal utføres. Dette gjør datamaskinen langt mer anvendelig enn vanlige elektroniske kretser som er fastkoblet for et enkelt formål. En datamaskin kan utføre forskjellig funksjoner rett og slett ved at vi endrer programmet. |
CPUen forstår kun instruksjoner i maskinkode (f.eks. 10011001). Assemblerkode (f.eks. MOV AX,2) er et lavnivå programmeringsspråk der instruksjonene entydig tilsvarer maskininstruksjoner. Fortran, C og Basic er eksempler på høynivå (problemorientert) programmerings- språk der hver instruksjon oversettes til mangfoldige maskininstruksjoner (f.eks. PRINT "HEI OLA!").
En CPU inneholder millionvis transistorer koblet sammen til elektroniske komponenter inne i en silikon brikke. En enkel CPU består av:
- registre til å lagre program og data (f.eks. adresse-, data-, inn/ut-, instruksjons-register, programteller og akkumulator)
- en aritmetisk/logisk enhet (ALU, Arithmetic Logic Unit) som utfører operasjonene
- en styreenhet som overvåker og styrer hendelsesforløpet
- et sett med felleslinjer, eller busser, som kobler i sammen det hele
Et typisk hendelsesforløp er at en instruksjon leses inn i instruksjonsregisteret og programtelleren oppdateres. Styreenheten dekoder instruksjonen og sender styresignaler til ALUen om hvilken operasjon som skal utføres. Neste instruksjon hentes, osv. Informasjon om styresignalene ligger lagret i et styrelager og kalles for et mikroprogram.
I løpet av de siste 20 årene har vi gått gjennom seks generasjoner CPUer: 8086, 80286, 80386, 80486, Pentium og Pentium II. Klokkehastigheten har økt fra 4,77 MHz til 400 MHz. Databredden har vokst fra 16 bit til 64 bit (en av grunnene til ulike sokler på hovedkortene).
Med kontinuerlig forbedringer i arkitekturen har stadig flere instruksjoner kunnet utføres samtidig og med færre klokkeslag. CPUene har fått innebygget cache (hurtig buffer lager), og det har kommet nye kraftige instruksjoner i tillegg til de gamle, f.eks. MMX (Multimedia Extension). Ytelsesforbedringene har vært enorme, og CPUene trenger nå en egen vifte for å kjøles tilstrekkelig. Intel er den ledende CPU produsenten, men det finnes andre (f.eks. Cyrix og AMD) |