หน่วยประมวลผลกลาง(Central Processing Unit)

หน่วยประมวลผลกลาง(Central Processing Unit)
   หน่วยประมวลผลกลาง(Central Processing Unit) เป็นสมองของระบบคอมพิวเตอร์ ทำหน้าที่ควบคุมการปฏิบัติงานหลักของคอมพิวเตอร์ ความเร็วในการทำงานก็ขึ้นอยู่กับส่วนนี้เป็นหลักอุปกรณ์ในการประมวลผลข้อมูลสำหรับเครื่องไมโครคอมพิวเตอร์คือ ไมโครโปรเซสเซอร์หน่วยประมวลผลกลาง(CPU) มีส่วนประกอบที่สำคัญ 3 ส่วน คือ
1. หน่วยควบคุม(Control Unit) เป็นส่วนหนึ่งของหน่วยประมวลผลกลาง ทำหน้าที่ ในการควบคุมอุปกรณ์ต่างๆ ที่ต่อกับคอมพิวเตอร์ รวมไปถึงโปรแกรมต่างๆ ที่จะเข้าไปทำงานในหน่วยประมวลผลกลาง โดยจะมีหน้าที่ 4 อย่างดังต่อไปนี้
- Fetch คือ การอ่านคำสั่งถัดไปในโปรแกรมจากหน่วยความจำหลัก
- Decode คือ การแปลความหมายของคำสั่ง ว่าจะให้คอมพิวเตอร์ทำอะไร
- Execute คือ การทำงานตามคำสั่งนั้น
- Write-back คือ การเขียนผลลัพธ์กลับไปยังหน่วยความจะหลัก และวนกลับไปทำขั้นตอน Fetch จนกว่าคำสั่งจะหมด
2. หน่วยคำนวณและตรรก (Arithmetic and Logic Unit หรือ ALU) เป็นอีกส่วนหนึ่งของหน่วยประมวลผลกลาง ทำหน้าที่ในการคำนวณทางคณิตศาสตร์ เช่น การบวก ลบ คูณ หาร และการเปรียบเทียบทางตรรกะ เช่น มากกว่า น้อยกว่า เท่ากับ เป็นต้น
3. หน่วยความจำ(Register) เป็นอุปกรณ์ใช้เก็บโปรแกรมและข้อมูลที่ใช้ในการประมวลผล
ความเร็วของ CPU
   - ปัจจุบัน CPU ถูกย่อให้อยู่ในรูปแผ่นวงจรเล็กๆ เรียกว่า Microprocessor ถ้า CPU ทำงานได้เร็วเท่าไหร่ ก็จะทำให้คอมพิวเตอร์ มีความเร็วสูงด้วย
- โดยการทำงานของ CPU นี้จะมีจังหวะเวลาที่แน่นอน เรียกว่าความเร็วของ CPU หมายถึงจำนวนครั้งในการเคาะสัญญาณนาฬิกาใน 1 วินาท
- ในการเคาะสัญญาณนาฬิกา 1 ครั้ง จะมีคำสั่งภาษาเครื่องถูกประมวลผล 1 คำสั่งเราเรียกหน่วยความเร็วของ CPU ว่า “เฮิร์ตซ์” (Hertz) ตัวย่อคือ Hz
ตัวอย่างเช่น ถ้า CPU มีความเร็ว 100 Hz หมายความว่า ใน 1 วินาที มีการเคาะสัญญาณนาฬิกาทั้งหมด 100 ครั้ง
ซึ่งในการเคาะ 1 ครั้ง จะทำให้มีคำสั่งภาษาเครื่องถูกประมวลผล 1 คำสั่ง
นั่นหมายความว่า ใน 1 วินาทีมีคำสั่งภาษาเครื่องถูกประมวลผลทั้งหมด 100 คำสั่ง

สมมติว่า CPU มีความเร็ว 1 GHz = 1000 ล้าน Hz หมายความว่าอย่างไร
คำตอบ  ใน 1 วินาที CPU นี้สามารถประมวลผลคำสั่งภาษาเครื่องได้ 1000 ล้าน คำสั่ง
สมมติว่า คอมพิวเตอร์ตัวหนึ่ง มี CPU ที่มีความเร็ว 100 kHz และต้องทำการประมวลผลคำสั่งหนึ่ง ซึ่งตีความเป็นคำสั่งภาษาเครื่องได้ 1 ล้านคำสั่งภาษาเครื่อง ถามว่า คอมพิวเตอร์ใช้เวลาเท่าไรในการประมวลผลคำสั่งนั้น
คำตอบ   100000 คำสั่ง ใช้เวลาประมวลผล      1 วินาที
1000000 “————————-”   1/100000 * 1000000
= 10 วินาที
ตัวอย่าง ซีพียู

หาข้อมูลเพิ่มเติมได้ที่
http://www.intel.com
http://www.amd.com
http://www.tilera.com
http://www.via.com
http://www.motorola.com

 

About admin