CENTRALNA PROCESNA ENOTA

UVOD

Tako se imenuje zato, ker predstavlja osrednji del računalnika, v katerem se dogajajo vsi bistveni procesi obdelave podatkov. Sestavljata jo dva dela: aritmetično-logična enota in krmilna enota.

ARITMETIČNO-LOGIČNA ENOTA

V aritmetično-logični enoti se izvajajo aritmetične in logične operacije s podatki. V to enoto prihajajo podatki in iz nje izhajajo rezultati operacij. Od 4. generacije računalnikov je ta enota na enem integriranem vezju, ki ga imenujemo mikroprocesor. Sestavljena je iz posebnih pomnilnih enot - REGISTROV, ki začasno hranijo podatke in rezultate, in elektronskih vezij, ki izvajajo operacije. Vse operacije delujejo na osnovi treh binarnih (dvojiških) logičnih operacij: IN (AND), ALI (OR) in NE (NOT).

Osnovni gradniki teh operacij so tranzistorji.

Zmogljivost procesorjev obravnavamo po dveh kriterijih:

1. Kako hitro lahko računa: njegovo hitrost merimo v MIPS-ih (milijonih operacij na sekundo). Pri podatkih o procesorju zasledimo enoto MHz (megaherci - milijon nihajev na sekundo), ki pove, kako hiter takt dobiva procesor od posebnega kristala (kvarc kristal). Teh dveh enot ne smemo enačiti, saj operacija (n. pr. seštevanje dveh podatkov) traja nekaj takih nihajev.

2. Kako velik podatek lahko sprejmejo njegovi registri (če ni dovolj za cel podatek, ga mora procesor razbiti na dva ali več delov in operacijo izvesti v več korakih). Značilne velikosti registrov so: 8b, 16b, 32b, 64b.

Tako ima tip procesorja “XT 8086” 8 bitov, “AT 80286” 16 bitov, 386 in 486 - 32b, “pentium” - 64b.

Najbolj znana proizvajalca mikroprocesorjev sta firmi Motorola in Intel.

KRMILNA ENOTA

Krmilna enota je del računalnika, ki nadzoruje delovanje procesorja v skladu z navodili, ki so zapisana v programu (ta se nahaja v notranjem pomnilniku). Krmilna enota vodi odvijanje programa v računalniku tako, da analizira program korak za korakom. Procesorju posreduje podatke in mu pove, kaj naj z njimi stori. Podobno nadzira tudi delovanje ostalih enot in pretok podatkov med njimi.

Sestavljena je iz več elektronskih vezij (povezanih čipov in drugih elementov) - “kartic” , od katerih vsaka nadzira določen del računalnika, n. pr. grafična kartica nadzira delovanje zaslona, I/O (vhodno/izhodna) kartica nadzira vhodne in izhodne enote, HD controller nadzira trdi disk itd.

POMNILNIKI

Omenili smo že notranje in zunanje pomnilnike. Poglejmo, kakšne so razlike med njimi:

a) tehnologija: notranji so polprevodniški, na čipih, zunanji pa so magnetni (trak, disk) ali laserska CD plošča

b) kapaciteta: notranji imajo relativno majhno kapaciteto - nekaj MB, zunanji večjo - več GB

c) notranjega imenujemo tudi delovni pomnilnik, zunanje pa pomožni in trajni p

centralna procesna enota

Procesor ali centralno procesna enota (CPE) je osrednji del računalnika, ki obdeluje (procesira) podatke ter nadzoruje in upravlja ostale enote.

CPE je sestavljena iz digitalnih elektronskih vezij, ki so na enem integriranem vezju, ki ga imenujemo mikroprocesor.

Integrirano vezje je elektronsko vezje (naprava), ki na enem koščku polprevodniškega materiala združuje več osnovnih elektronskih elementov (tranzistorjev, upornikov). Celotno elektronsko vezje je zaščiteno s plastičnim ali keramičnim ohišjem, iz katerega štrlijo kovinski kontakti – nožice. Osnovni material je navadno silicij (Si), le redko germanij (Ge).

Naloge CPE:

• izvaja programe
• obdeluje podatke
• kontrolira delovanje V/I naprav

Zgradba CPE

Deli CPE-ja so:

• ALE – aritmetično logična enota, ki izvršuje operacije (aritmetične, logične, primerjalne) nad podatki, ki jih zahtevajo ukazi.
• KE – krmilna enota je najpomembnejši del CPE, ki skrbi za pretok podatkov in ukazov po vodilih iz pomnilnika v procesor in obratno. Krmilna enota bere ukaz za ukazom iz programa, zapisanega v strojni obliki, jih dekodira in preko množice krmilnih signalov krmili njihovo izvajanje.
  • Naloge:
    • krmili, nadzoruje in usklajuje delovanje vseh enot računalnika,
    • organizira prenos podatkov,
    • razpoznava in analizira ukaze,
    • skrbi za pravilno izvajanje ukazov.
• REGISTRI – pomnilniške celice, ki služijo za začasno hranjenje in obdelavo podatkov in njihovih naslovov. Imamo več registrov, od katerih so nekateri dostopni programerju, drugi internemu delovanju mikroprocesorja.

Mikroprocesor je z okolico povezan z naslednjimi zunanjimi vodili:

• naslovno vodilo; določa naslov pomnilniške lokacije, do katere želi mikroprocesor dostopati.
• podatkovno vodilo; preko njega poteka izmenjava vsebine (programskih ukazov in podatkov) med registri in celicami pomnilnika, torej v ali iz procesorja.
• krmilne linije; krmilijo komunikacijo z okolico; povejo ali želi mikroprocesor brati ali pisati v pomnilniško področje.

Delovanje CPE

Ko dobi KE ukaz za operacijo, ukaže delovnemu pomnilniku, naj pošlje potrebne podatke v registre, ALE pa ukaz, katero operacijo naj izvede nad njimi. Po končani operaciji ALE preda izvajanje KE, ki poskrbi za prenos rezultatov v delovni pomnilnik in zahteva od njega nov ukaz.
Delovanje mikroprocesorja:

• prevzem ukaza
• dekodiranje ukaza
• priprava parametrov (podatkov)
• izvedba ukaza
• shranjevanje rezultatov

• Procesna enota je osrednji del računalnika. Opravlja matematične (+-*/), logične (>=<), krmilne (upravlja delovanje vseh enot računalnika) in spominske funkcije (shranjevanje podatkov).Vhodna enota pošlje ukaz procesni enoti, ki ga obdela. Če potrebuje spomin, zaseže zunanji pomnilnik. Rezultat obdelave pošlje izhodni enoti.
  MIPS je enota, s katero merimo število ukazov, ki jih opravi CPU v eni sekundi.
  Nekaj oznak procesnih enot: 286, 386, 486, Pentium, Celeron,
  Pentium III, AMD K6, AMD K7, Compaq Alpha...
  V sodobnih računalnikih je centralna procesna enota sestavljena iz elektronskega vezja, ki ima nekaj milijonov trazistorjev, uporav, in drugih elektronskih elementov.
  Je osredna enota v računalniku in je kot neko upravno središče računalnika.
  Ko npr. na tipkovnici pritisnemo poljubno tipko se v računalni pošlje signal z nizom ničel in enic. Nekdo mora ugotoviti kaj ta posredovani niz predstavljam, kam v pomnilnik ga je potrebno shraniti in kdaj začeti z izvrševanjem ukaza.
  
  
  
  Mikroprocesor izvaja različne operacije (seštevanje, odšetvanje,..., krmili ppodatke med ostalimi enotami) v enakomernem ritmu, ki ga določa v njega ugrajena ura.Hitrost te ure (število nihajev v sekundi) je pomebmna lastnost procesorja, saj z njo lahko merimo tudi frekvenco mikroprocesorja v Hz (herc ).

VIRI
http://www.o-fp.kr.edus.si/racunalnistvo/RACUNALNISTVO/S5_cpu/CPU.htm
http://www.sc-nm.com/e-gradivo/KIT/centralno_procesna_enota.htmlhttp://robin2.uni-mb.si/predmeti/sis_meh/Predavanja/Smeh3_2del.pdfhttp://www2.arnes.si/~osnocer/urejanje%20besedil/zgradba/3-CENTRALNO%20PROCESNA%20ENOTA.htmhttp://www.svsgl.si/izobrazevanjeodraslih/Gradiva/INFORMATIKA_odrasli_teorija.dochttp://www.google.si/search?hl=sl&source=hp&q=centralne+procesne+enote&meta=&aq=f&aqi=&aql=&oq=&gs_rfai=