Unitate Centrală de Prelucrare

Procesorul este piesa cea mai importantă a unui calculator, reprezentînd unitatea centrală de prelucre a informaţiei.Vom întâlni des denumirea de CPU în cazul procesorului (eng. Central Processing Unit ), sau UCP, aceasta fiind traducerea în limba română (Unitate Centrală de Prelucrare).

Unitatea centrala de prelucrare este in general un singur microprocesor. El se prezintă sub forma unui cip electronic, un disc subtire de material semiconductor(de obicei siliciu). Procesorul este plasat pe placa de bază numită motherboard, este de obicei foarte complex, putând ajunge la ordinul de milioane de tranzistoare.

Procesorul face parte dintr-o clasa de masini logice care poate executa programe. El asigură procesarea datelor, adică interpretarea, prelucrarea şi controlul acestora, execută sau supervizează transferurile de informatii şi controlează activitatea generală a celorlaltor componente care alcătuiesc sistemul de calcul.

Scurt istoric

Procesoarele au fost fabricate pentru o perioadă lungă de timp din plachete de circuite integrate mici sau medii, conţinînd cîteva sute de tranzistori. Primele modele de microprocesoare, apărute în 1970, au fost utilizate în calculatoare electronice, ce aveau ca scop realizarea de operaţiuni aritmetice cu cuvinte de maxim 4 biţi. În curînd au fost dezvoltate microprocesoare pe 4 sau 8 biţi care au fost introduse în terminale de diverse tipuri, in imprimante căt şi in diverse forme de automatizări. Ieftenirea microprocesoarelor pe 8 biţi cu adresare pe 16 biţi a dus la creearea primelor micro-computere la mijlocul anilor '70. Integrarea întregului CPU pe un singur chip VLSI (Very Large Scale Integration) a redus şi mai mult preţul pe unitatea de capacitate de procesare. Dezvoltarea microprocesoarelor, din punct de vedere al creşterii complexităţii şi a puterii de procesare, a cunoscut un progres susţinut de la inceputurile sale. In 1990, căldura disipata TDP (Thermal Design Power) şi ineficienţa electrică au fost principalele constrîngeri în dezvoltarea microprocesorului modern.

De la introducerea primului microprocesor, Intel 4004, şi pînă la primul model utilizat la scara largă, Intel 8080, în 1974, această clasă de CPU-uri aproape a eliminat metodele alternative de implementare. În timp ce, complexitatea, dimensiunea, modul de fabricare cît şi forma generală a procesoarelor s-au schimbat radical in ultimii 60 de ani. Funcţiile sale de bază şi design-ul au rămas în mare parte aceleaşi.

Performanţa unui procesor.

Puterea unui procesor este dată de frecvenţa de funcţionare ("viteza cu care face calculele"), de arhitectura sa internă şi de cantitatea de memorie de pe pastila procesorului. Frecvenţa de funcţionare este denumită de obicei "frecvenţă de ceas" ("clock frequency") sau "frecvenţă de tact" şi este măsurată în MegaHertzi (MHz) sau GigaHertzi (GHz). Arhitectura procesorului se referă în principal la tipul de microcircuite şi dispunerea lor în cadrul nucleului (nucleelor) acestuia. Memoria existentă pe pastila procesorului se numeşte memorie "cache" de nivel 1, 2 sau 3, scrisă prescurtat de obicei L1, L2, L3. Memoria cache ("cache" = depozit) de pe pastila procesorului este o memorie rapidă folosită exclusiv de procesor, care în acest fel îşi scade dependenţa faţă de memoria sistemului (memoria RAM) şi devine mai rapid în executarea instrucţiunilor sale. Memoria cache serveşte la stocarea datelor accesate frecvent de procesor şi are o importanţă deosebită în aplicaţiile (jocurile pe calculator, etc.) care utilizează frecvent aceleaşi seturi de date. Frecvenţa ("viteza") de funcţionare a unui procesor este dată de produsul dintre frecvenţa ("viteza") magistralei principale de date ("Front Side Bus - FSB") şi factorul de multiplicare a acesteia ("multiplier"). De exemplu un procesor cu frecvenţa de funcţionare ("clock frequency") de 1467 MHz are o frecvenţă a magistralei principale de date de 133 MHz şi un factor de multiplicare de 11. În mod clasic procesoarele pentru calculatoarele personale au o arhitectură bazată pe un singur nucleu şi lucrează cu instrucţiuni pe 32 de biţi. Creşterea de performanţă a noilor generaţii de procesoare se bazează pe mărirea frecvenţei de tact, a vitezei magistralei principale (FSB) şi a cantităţii de memorie cache, şi prin îmbunătaţirea proceselor tehnologice(valori mai mici decît 0.09 microni). Cu cât mărimea tranzistorilor (cele mai importante componente ale procesorului) este mai mica, cu atât se pot îngloba mai mulţi tranzistori pe pastila procesorului, astfel fiind posibilă creşterea performanţei procesorului.