Procesor je
zařízení schopné provádět logické operace s daty. Jeho název je odvozen od
anglického slova process – zpracovávat. Nejčastěji se jedná o složitý
integrovaný obvod složený zejména z tranzistorů, ale dříve se používaly i
procesory elektromechanické a mechanické. Dnes jsou procesory vyráběny pomocí
fotolitografie, kdy je na křemíkovou desku (waffer) nanášen fotorezist, který
je následně osvětlován, čímž se přenáší návrh čipu na waffer.
Je jedna ze základních komponent procesoru,
označovaná též jako výkonné jádro procesoru (neznamená to samé, jako jádro
procesoru – výkonné jádro je jen část jádra, která se stará pouze o výpočty),
ve které se provádějí všechny aritmetické a logické výpočty např. sčítání, násobení…
je řídicí jednotka, realizovaná sekvenčním
obvodem, která řídí činnost všech částí procesoru. Toto řízení je prováděno
pomocí řídicích signálů, které jsou zasílány jednotlivým modulům. Reakce na
řídicí signály - stavy jednotlivých modulů - jsou naopak zasílány zpět řadiči
pomocí stavových hlášení.
Jedná se o malá úložiště dat
umístěné v mikroprocesoru, jejichž obsah lze načíst výrazně rychleji než data
uložená jinde. U většiny moderních počítačových architektur jsou data nejprve
převedena z hlavní paměti do registrů, kde jsou zpracovány a výsledek je
opět přesunut přes registr do hlavní paměti. Velké množství programů využívá
často stejná data opakovaně, proto uložení těchto často užívaných dat do
registrů zvyšuje výkonnost programů. Registry procesoru jsou v horní části
paměťové hierarchie, a jsou proto nejblíže výkonnému jádru procesoru
(aritmeticko logické jednotce) a nabízejí nejvyšší přenosovou rychlost. Jako
registry jsou často označovány pouze skupiny registrů, které jsou přímo
dostupné pomocí strojových instrukcí, definovaných v instrukční sadě. Například
v architektuře x86 instrukční sada definuje soubor osmi 32bitových registrů,
ale základní jednotky procesoru, které implementují instrukční sadu x86 často obsahují
mnohem více než jen těchto osm registrů. Registry v procesoru proto lze
rozdělit na „viditelné“, jejichž obsah dokáže program přímo zapisovat, nebo
číst a neviditelné, které jsou pro program nepřístupné a jsou použity na
dočasné ukládání informací nebo stavů procesoru. Také je možné, aby jeden
registr měl viditelnou a neviditelnou část.
Příklady počtu
registrů
|
Architektura
|
Celočíselné registry
|
Double FP registry
|
x86
|
8
|
8
|
x86-64
|
16
|
16
|
Itanium
|
128
|
128
|
IBM Power PC
|
32
|
32
|
Mikrokontroler PIC
|
1
|
0
|
ARM
|
16
|
16
|
Jedná se o architekturu, která fyzicky odděluje paměť programu, dat a jejich
spojovací obvody. Název pochází z počítače Harvard Mark I, který byl na této
architektuře postaven již roku 1944 za spolupráce firmy IBM a Harvardské
univerzity. Tento počítač měl strojové instrukce uloženy na děrované pásce
(šířka 24 bit) a data na elektromechanických deskách (šířka 23bit).
Další výhodou Harvardské
architektury je možnost ji upravit a modifikovat pro různé potřeby použití.
Používají se typy:
a)
Typ 1: Na rozdíl
od základní architektury umožňuje současné zapisování dat a instrukcí do
programové i datové paměti
b)
Typ 2: Používá
se v případech, kdy je potřeba současně přistupovat k datům a
instrukcím. Vzniká doplněním typu1 o vyrovnávací paměť před programovou paměť.
Instrukci z programové paměti se načítají do vyrovnávací paměti, díku
čemuž lze následně načítat operandy z datové i programové paměti současně.
Toto řešení se využívá nejčastěji v systémech, kde se využívají krátké
opakované smyčky bez nutnosti načítání instrukce použité ve smyčce, která je
uložena ve vyrovnávací paměti.
Von Neumannova architektura
Jedná se o architekturu, která používá společnou paměť pro program i
zpracovávaná data, To znamená, že data zpracovává sekvenčně na rozdíl od
Harvardské architektury, která využívá paralelního zpracování.
Zkratka CISC
označuje procesor s velkým množstvím strojových instrukcí (řádově stovky)
a relativně malým počtem registrů (jejich počet obvykle nepřesahuje 30).
Procesory CISC mají různě dlouhé strojové instrukce, jejichž vykonání trvá
různě dlouhou dobu. Označení CISC bylo zavedeno jako protiklad až poté, co se
prosadily procesory RISC, které mají instrukční sadu naopak maximálně
redukovanou.
RISC – Reduced
Instruction Set Computer
Zkratka RISC
označuje procesory s redukovanou
instrukční sadou, jejichž návrh je zaměřen jednoduchou, vysoce optimalizovanou
sadu strojových instrukcí, která využívá jen velmi malého množství nejčastěji
užívaných, instrukcí. Téměř všechny instrukce potřebují stejnou dobu pro své
vykonání, obvykle jen jeden cyklus pro své vykonání, na rozdíl od CISC, kde se
doba vykonání instrukce liší podle vykonávané instrukce.