Hogy működik egy processzor?

Így:

A CPU (angol: Central Processing Unit – központi feldolgozóegység) más néven processzor, a számítógép „agya”, azon egysége, amely az utasítások értelmezését és végrehajtását vezérli, félvezetős kivitelezésű, összetett elektronikus áramkör. Egy szilícium kristályra integrált, sok tízmillió tranzisztort tartalmazó digitális egység. A bemeneti eszközök segítségével kódolt információkat feldolgozza, majd az eredményt a kimeneti eszközök felé továbbítja, melyek ezeket az adatokat információvá alakítják vissza. A PC-be helyezett processzort az Intel fejlesztette ki. A processzor alatt általában mikroprocesszort értünk, régebben a processzor sok különálló áramkör volt, ám a mikroprocesszorral sikerült a legfontosabb komponenseket egyetlen szilíciumlapkára integrálni.

Ha ez már megy, olvass tovább:

[link]

És Google barátom már megint emlegeti, hogy tartozom megy sörrel...

Még egyszerűbben:

A processzor az, ami megérti, hogy mit kell csinálni a programmal. Sorra beolvassa az utasításokat, majd utasítgatja a többi egységet, hogy mit csináljon (pl. a memória írjon, olvasson adatot, a számoló egység számoljon, stb). Néhány dolgot más is tud: pl. a koprocesszor számolni, a DMA nagy tömegű adatot másolni - de mindegyiknek a munkáját a processzor szervezi össze.

Hidegben azért működik jobban, mert akkor többet melegedhet és még mindig nem ég szét (ugyanis a működése hőt termel). De nagyon hidegben nem tud elindulni.

A belsejét pedig nézd meg.

Még egyszerűbben:

az utasítás, amit kapott, számára általában azt jelenti, hogy megszólít egy egységet (kiküld a buszra egy jelet, hogy 'most meg fogok szólítani valakit' + melléteszi a címet is, hogy kit szólít), és elküldi ennek az egységnek a parancsot is (pl. memóriának: 'olvasás').

Utána mondjuk a következő ciklusban küld egy címet.

Mivel a buszon most csak az a memória figyel, ezért csak az fog működni, és tudja, hogy most neki kell olvasnia. A következő ciklusban küldi a kiolvasott tartalmat a processzornak. Az beteszi egy regiszterbe. A többi egység leakaszkodik a buszról, csak azt figyeli, jön-e neki utasítás.

A következő ciklusban megy egy jel az ALU-nak (számolóegység), hogy 'összeadás' + egy vagy két regiszter száma - tehát az ALU összeadja ezt a 2 regisztert, és a következő ciklusban viszaküldi az eredményt.

Azt, hogy melyik egységet szólíja meg és milyen parancsot küld neki, a processzor nem tudja. Ő csak azt tudja, hogy ha valamilyen utasítást kap, akkor milyen jeleket kell kiküldenie a buszra (vagy esetleg sajátmagának, vezérlőjeleket).

A jelek értelmét a programozó tudja (aki tud gépi kódban programozni).

"a tranzisztor olyasmi mint az elektromos relé az autóban"

Akkor ilyen, ha kapcsoló üzemmódben használod. Ilyenkor vagy átengedi az áramot, vagy nem (a vezérléstől függően). A processzor így használja.

Egy processzor működését megtervezheted relékkel is, és az első processzorok így is készültek (ill. volt elektroncsöves is, meg még előtte másféle is).

A processzor (egy lebutított verzió) regiszterekből (ezek tárolnak), vezérlőegységből és egy aritmetikai logikai egységből tevődik össze. Van neki egy adatregisztere ami egy kétirányú adatbusszal csatlakozik a memóriához. Továbbá van neki egy akkumulátor regisztere (a két operandusú művelet (pl összeadás) egyikét, vagy a művelet eredményét itt tárolja), számláló regiszter (mindig a következő címet tartalmazza), címregiszter (egyirányú busszal kapcsolódik a memóriához) és egy nevezzük utasítás regiszternek (a bejövő utasítást dekódolja).

Tegyük fel, hogy a memóriában az utasítások (pl összeadás) 12 biten (12 db 1-es vagy 0-ás) vannak eltárolva. Az első négy a műveletet jelöli (pl 0000 összeadást jelentsen) és az utolsó nyolc egy címet ahova egy operandus (pl szám) van eltárolva. Az adatregiszter a memóriából "kiolvassa", továbbítja az utasítás regiszternek, ami az első négy bitet jelenti (jelen esetünkben a 0000-t) elküldi a vezérlőegységnek, hogy tudja miként adja ki az utasításokat. Az utolsó 8 bit egy cím (amin rajta van pl az ötös) ezért elküldi a címregiszternek (ami kapcsolatban van a memóriával) ami rámutat a memóriának a megfelelő lokációjára (azon cím amelyik az 5-t tartalmazza) aminek tartalmát az adatregiszter kiolvassa és elküldi az aritmetikai logikai egységnek, ami az akkumulátor regiszter tartalmát és az adatregiszter tartalmát összeadja. Ezt berakja az akkumulátor regiszterbe.

Ha pl írsz a billentyűzettel, minden billentyűlenyomás esetén a processzorban megjelenik egy megszakítás kérelem. Ezt követően a processzor megszakítja az addigi teendőit, hogy neked írja ki a képernyőre a karakteredet. A megszakítás több sínen érkezhet, amelyek között van egy prioritási szabály. Pl ha a 0-s sínen is meg az egyes sínen is van megszakításkérelem, akkor a 0-s hajtódik végre hamarabb. Persze ez minden I/O (input/output) egységnél ez az eljárás, nem csak a billentyűzetnél.

Azt, hogy az egyik regiszter a másiknak küldi az adatot úgy kell értelmezni, hogy minden regiszternek vannak kimeneti lábai (12 bit továbbítására 12 lába van, persze meg lehet oldani másképp is) és pl 2048-as számot akarsz továbbítani a regiszterrel, akkor az első (MSB-most significant bit) lábára egyes (5V) kerül, a többire nullás (0V). Egy dróttal ezek a lábak össze vannak kötve egy másik regiszter bemeneti lábaival és mivel a drót vezeti az áramot az adat terjed az összekötött regiszterek között.

Még egyszer mondom, hogy ez egy nagyon lebutított változata a processzornak, többnyire konyhanyelven elmagyarázva. A valódi processzor sokkal több regisztert tartalmaz...ez a minimális amit én leírtam.

Ennél érthetőbben nem tudom elmagyarázni. Remélem azért egy minimális rálátásod lett és a dzsinn elvet elvetetted.