Co to jest procesor?

Procesor, czyli CPU (Central Processing Unit), to główny układ w komputerze odpowiedzialny za wykonywanie wszystkich zadań. Ale nie jako główny wykonawca, tylko koordynator. Przekazuje innym podzespołom (jak np. karta graficzna), co mają robić – zgodnie z instrukcjami, które otrzymuje od oprogramowania działającego na komputerze.

Inna odpowiedź na pytanie, co to jest procesor, brzmi: jest to mózg komputera. Odpowiada za prawidłowe przeprowadzanie procesów – od prostych, polegających na wykonywaniu matematycznych obliczeń w cyfrowym kalkulatorze, po skomplikowane, umożliwiające granie w grę komputerową.

Oczywiście w procesory wyposażonych jest wiele typów urządzeń, nie tylko komputery. Jeśli coś może uruchamiać programy, to (najprawdopodobniej) ma procesor. Na przykład wszystkie smartfony i tablety wyposażone są w CPU. W ich przypadku procesor może również obsługiwać połączenia telefoniczne, Wi-Fi, GPS i wiele innych rzeczy. Takie wielofunkcyjne układy nazywane są SoC (system-on-a-chip).

No dobrze, wiesz już, co to jest i za co odpowiada procesor, przejdźmy więc teraz do jego elementów.

Z czego składa się procesor?

Fizycznie procesor to, w większości przypadków, niewielki kwadrat. Odchodzą od niego metalowe nóżki, czyli piny, za pomocą których jest przymocowany do płyty głównej. Sercem procesora jest monokryształ krzemu, na którym znajdują się warstwy z półprzewodników. Natomiast obwody procesora wykonane są z miedzi lub aluminium. Umówmy się jednak – ważniejsza od wiedzy o jego budowie jest wiedza, jak działa procesor.

Jeśli zaś chodzi o działanie, to procesor w komputerze składa się z czterech elementów: ALU (jednostki arytmetyczno-logicznej, która pomaga w wykonywaniu wszystkich operacji arytmetycznych i logicznych), FPU (koprocesora matematycznego zdolnego do wykonywania operacji na liczbach zmiennoprzecinkowych), rejestrów i pamięci cache. Rejestry przechowują instrukcje otrzymane od innych podzespołów komputera, przekazują ALU, jakie procesy należy wykonać, a także gromadzą ich rezultaty. Natomiast pamięć cache, czyli pamięć podręczna, pozwala procesorowi przechowywać dane lokalnie, bez konieczności pobierania ich z pamięci RAM. Dzięki temu komputer jest wydajniejszy i szybszy. Procesory mogą mieć nawet trzy poziomy pamięci cache – L1, L2 i L3.

Istotnym elementem towarzyszącym procesorowi jest chłodzenie – bez niego procesor, podczas intensywnej pracy, szybko przegrzałby się i uległ przepaleniu, a nawet stopieniu. Zazwyczaj za chłodzenie procesora odpowiada radiator, który odprowadza nagromadzone ciepło. W zaawansowanych układach, które służą do wytężonej pracy obliczeniowej, system chłodzenia może być oparty na wodzie, gazie czy suchym lodzie.

Co to jest procesor – istotne terminy

Pomiędzy różnymi modelami procesorów istnieją różnice w wydajności obliczeniowej. Producenci komputerów i laptopów w swoich materiałach marketingowych zazwyczaj podkreślają trzy cechy: prędkość zegara, a także liczbę rdzeni oraz wątków.

Częstotliwość taktowania

Częstotliwość taktowania, czyli prędkość zegara, jest wyrażana w gigahercach (GHz) i jest przybliżonym wskaźnikiem tego, ile obliczeń procesor może wykonać w każdej sekundzie – im wyższa jest ta liczba, tym więcej obliczeń może zostać wykonanych. Jest to jeden z najważniejszych czynników wpływających na wydajność w grach, przy czym wysoka prędkość zegara jest zazwyczaj ważniejsza niż liczba rdzeni.

Rdzenie

Na szybkość przetwarzania danych przez procesor wpływa również liczba rdzeni. Każdy rdzeń jest w zasadzie procesorem samym w sobie, a wiele programów jest napisanych w taki sposób, że kilka rdzeni może pracować nad przetwarzaniem danych wymaganych przez oprogramowanie w tym samym czasie – co znacznie zwiększa szybkość działania programu. Większa liczba rdzeni z pewnością zwiększa szybkość działania urządzenia, ale ta ostatnia jest też zależna od rodzaju uruchamianego programu: czterordzeniowy procesor może wykonywać niektóre zadania, jak np. edycja wideo, prawie dwa razy szybciej niż układ dwurdzeniowy, ale więcej niż cztery rdzenie niekoniecznie zwiększą wydajność w grach.

Wątki

Wątki to w zasadzie wirtualna wersja rdzenia procesora, która pomaga zwiększyć jego wydajność. Podobnie jak w przypadku rdzeni duża liczba wątków jest ważna, gdy komputer pracuje wielozadaniowo lub wykonuje duże obciążenia. Gdy jakieś części rdzenia nie są akurat wykorzystywane, to mogą wykonywać inne wątki. Im jest ich więcej, tym lepiej, a maksymalnie rdzeń może mieć 8 wątków.

Wyjaśniając, co to jest procesor, warto jeszcze wspomnieć o typach architektury. CPU może być wykonany w architekturze 32-bitowej lub 64-bitowej. Upraszczając, można powiedzieć, że wartość bitów określa, z jakich zasobów pamięci podręcznej może korzystać procesor – im jest jej więcej, tym szybciej będzie działał. Architektura 64-bitowa będzie więc lepsza od 32-bitowej.