آشنایی با پردازنده : قسمتهای اصلی پردازنده (CPU)

ریزپردازنده (microprocessor) یک مدار مجتمع (IC) چند منظوره می باشد که اساسا کامپیوتر است. پردازنده (processor) که واحد پردازش مرکزی (central processing unit : CPU) نیز نامیده می شود، از چندین قسمت مختلف تشکیل شده است. این بخش ها با هم کار می کنند تا کارهایی را که شما با کامپیوتر خود صورت می دهید، انجام دهند.

بخش های اصلی تشکیل دهنده CPU به شرح زیر می باشند :

واحد کنترل (Control Unit : CU) کنترل کننده کارهای CPU می باشد. در واقع واحد کنترل به مانند یک مدیر است که فعالیت های بین بخش های مختلف یک کارخانه را هماهنگ می کند. واحد کنترل به بخش های مختلف CPU می گوید که چگونه عمل کنند، چه داده هایی را استفاده کنند، و نتایج محاسبات را کجا قرار بدهند.
واحد تست حفاظت (Protection Test Unit : PTU) با واحد کنترل کار می کند، کار واحد تست حفاظت، اینست که بر عملکرد بخشهای مختلف نظارت کند تا ببیند که کارها درست انجام می شوند یا نه. در واقع مشابه یک بخش کنترل کیفیت در یک کارخانه عمل می کند. اگر واحد تست حفاظت دریابد که چیزی درست انجام نشده است، یک سیگنال خطا تولید می کند.
واحد ریاضی و منطق (Arithmetic and Logic Unit : ALU) تمامی کارهای محاسبات و توابع منطقی مقایسه ای را برای CPU انجام می دهد. از جمله کارهای واحد ALU عملیات جمع کردن، تفریق، تقسیم، ضرب، برابر، بیشتر از، کمتر از، و دیگر عملیات محاسباتی و منطقی می باشد.
واحد پردازش اعشاری (Floating Point Unit : FPU) در واقع یک کمک پردازنده می باشد که به انجام محاسبات ریاضی بر روی اعداد اعشار و سایر عملیات ریاضی مانند مثلثات و لگاریتم کمک می کند. واحد FPU اسامی دیگری مانند کمک پردازنده ریاضی، واحد پردازش عددی (numerical processing unit : NPU) نیز دارد.
واحد مدیریت حافظه (Memory Management Unit : MMU)، آدرس و فهرست بندی جاهایی که داده ها در حافظه سیستم ذخیره می شود را مدیریت می کند. هر وقت که CPU چیزی از حافظه را نیاز داشته باشد، آن را از واحد مدیریت حافظه (MMU) درخواست می کند. واحد MMU بخش بندی های حافظه و صفحات آن را مدیریت می کند و تمامی آدرس های منطقی را به آدرس های فیزیکی تبدیل می کند.
واحد رابط گذرگاه (Bus Interface Unit : BIU)، بر روابط بین CPU و سایر بخشهای مختلف کامپیوتر که از طریق گذرگاه (BUS) صورت می پذیرند، مدیریت و نظارت می کند. همچنین واحد BIU به عنوان نقطه اتصال بین CPU و گذرگاه های خارجی آن می باشد، و نیز تمامی داده هایی را که از واحد کنترل (CU) خارج می شوند، مدیریت می کند.
واحد پیش واکشی (Prefetch Unit)، هر گاه که واحد BIU بیکار شود، دستوراالعمل های حافظه CPU را از دستورات موجود در حافظه کامپیوتر بارگیری می کند. این به CPU امکان می دهد تا به دستورات بعدی نگاهی بیندازد. واحد پیش واکشی (Prefetch Unit) دستورات را تجریه و تحلیل نمی کند، برای همین هم ممکن است بعضی وقتها دستورات اضافی را بارگذاری کند، فرض واحد پیش واکشی بر اینست که دستورات پشت سر هم و به ترتیب اجرا می شوند و به شاخه بندی ها و پرش های ما بین دستورات کاری ندارد.
واحد رمزگشایی (Decode Unit) : بسیاری از دستور العمل ها در واقع ترکیبی از دستورات ساده تر هستند. واحد رمز گشایی (Decode Unit) همانطور که از نامش هم پیداست، کارش اینست که دستورات را رمز گشایی کند و آنها رابه ساده ترین شکل ممکن در می آورد. در حالیکه واحد پیش واکشی، دستورات بیشتری را بارگیری می کند، این واحد آنها را رمز گشایی می کند تا برای ارسال به واحد کنترل (control unit) آماده شوند.
ثبات ها (Registers)، در واقع به عنوان حافظه های داخلی CPU هستند، ثبات ها داده های موجود در CPU را به صورت موقتی نگهداری می کنند، این داده ها شامل آدرس ها، دستورات و سایر چیزها می باشند.