หน่วยประมวลผลกลาง(central processing unit)
หรือที่นิยมเรียกสั้น ๆ ว่า ซีพียู (CPU)
เป็นวงจรอิเลคทรอนิคที่ทำงาน หรือประมวลผล
ตามชุดของคำสั่งเครื่องจากซอฟต์แวร์
คำนี้เริ่มใช้ในอุตสาหกรรมคอมพิวเตอร์ตั้งแต่ต้นศตวรรษ 1960s
หน่วยประมวลผลเปรียบเสมือนเป็นสมองของคอมพิวเตอร์
ในการทำหน้าที่ตัดสินใจหรือคำนวณ จากคำสั่งที่ได้รับมา เช่น การเปรียบเทียบ
การกระทำการทางคณิตศาสตร์ ฯลฯ
โดยมีกระบวนการพื้นฐานคือ
- 1. อ่านชุดคำสั่ง (fetch)
- Fetch - การอ่านชุดคำสั่งขึ้นมา 1 คำสั่งจากโปรแกรม ในรูปของระหัสเลขฐานสอง
(Binary Code from on-off of BIT)
- 2. ตีความชุดคำสั่ง (decode)
- Decode - การตีความ 1 คำสั่งนั้นด้วยวงจรถอดรหัส (Decoder
circuit) ตามจำนวนหลัก (BIT) ว่ารหัสนี้จะให้วงจรอื่นใดทำงานด้วยข้อมูลที่ใด
- 3. ประมวลผลชุดคำสั่ง (execute)
- Execute - การทำงานตาม 1 คำสั่งนั้น คือ
วงจรใดในไมโครโปรเซสเซอร์ทำงาน เช่น วงจรบวก วงจรลบ วงจรเปรียบเทียบ วงจรย้ายข้อมูล
ฯลฯ
- 4. อ่านข้อมูลจากหน่วยความจำ (memory)
- Memory - การติดต่อกับหน่วยความจำ
การใช้ข้อมูที่อยู่ในหน่วยจำชั่วคราว (RAM, Register)
มาใช้ในคำสั่งนั้นโดยอ้างที่อยู่ (Address)
- 5. เขียนข้อมูล/ส่งผลการประมวลกลับ (write
back)
Write Back - การเขียนข้อมูลกลับ โดยมีหน่วยจำ Register
ช่วยเก็บที่อยู่ของคำสั่งต่อไป ภายหลังมีคำสั่งกระโดดบวกลบที่อยู่
โปรเซสเซอร์ (Processor) หรือ ชิป (chip)
นับเป็นอุปกรณ์
ที่มีความสำคัญมากที่สุด
ของฮาร์ดแวร์เพราะมีหน้าที่ในการประมวลผลข้อมูลที่ผู้ใช้ป้อน
เข้ามาทางอุปกรณ์อินพุต ตามชุดคำสั่งหรือโปรแกรมที่ผู้ใช้ต้องการใช้งาน
หน่วยประมวลผลกลาง ประกอบด้วยส่วนประสำคัญ 3 ส่วน
คือ
1. หน่วยคำนวณและตรรกะ (Arithmetic & Logical Unit :
ALU)
หน่วยคำนวณตรรกะ
ทำหน้าที่เหมือนกับเครื่องคำนวณอยู่ในเครื่องคอมพิวเตอร์โดยทำงานเกี่ยวข้องกับ
การคำนวณทางคณิตศาสตร์ เช่น บวก ลบ คูณ หาร
นอกจากนี้หน่วยคำนวณและตรรกะของคอมพิวเตอร์
ยังมีความสามารถอีกอย่างหนึ่งที่เครื่องคำนวณธรรมดาไม่มี คือ
ความสามารถในเชิงตรรกะศาสตร์ หมายถึง ความสามารถในการเปรียบเทียบตามเงื่อนไข
และกฎเกณฑ์ทางคณิตศาสตร์ เพื่อให้ได้คำตอบออกมาว่าเงื่อนไข นั้นเป็น จริง หรือ เท็จ
เช่น เปรียบเทียบมากว่า น้อยกว่า เท่ากัน ไม่เท่ากัน ของจำนวน 2 จำนวน เป็นต้น
ซึ่งการเปรียบเทียบนี้มักจะใช้ในการเลือกทำงานของเครื่องคอมพิวเตอร์
จะทำตามคำสั่งใดของโปรแกรมเป็น คําสั่งต่อไป
2. หน่วยควบคุม (Control
Unit)
หน่วยควบคุมทำหน้าที่ควบคุมลำดับขั้นตอนการการประมวลผลและการทำงานของอุปกรณ์ต่างๆ
ภายใน หน่วยประมวลผลกลาง
และรวมไปถึงการประสานงานในการทำงานร่วมกันระหว่างหน่วยประมวลผลกลาง
กับอุปกรณ์นำเข้าข้อมูล อุปกรณ์แสดงผล และหน่วยความจำสำรองด้วย
เมื่อผู้ใช้ต้องการประมวลผล ตามชุดคำสั่งใด ผู้ใช้จะต้องส่งข้อมูลและชุดคำสั่งนั้น
ๆ เข้าสู่ระบบ คอมพิวเตอร์เสียก่อน โดยข้อมูล
และชุดคำสั่งดังกล่าวจะถูกนำไปเก็บไว้ในหน่วยความจำหลักก่อน
จากนั้นหน่วยควบคุมจะดึงคำสั่งจาก
ชุดคำสั่งที่มีอยู่ในหน่วยความจำหลักออกมาทีละคำสั่งเพื่อทำการแปล
ความหมายว่าคำสั่งดังกล่าวสั่งให้ ฮาร์ดแวร์ส่วนใด ทำงานอะไรกับข้อมูลตัวใด
เมื่อทราบความหมายของ คำสั่งนั้นแล้ว หน่วยควบคุมก็จะส่ง
สัญญาณคำสั่งไปยังฮาร์ดแวร์ ส่วนที่ทำหน้าที่ ในการประมวลผลดังกล่าว
ให้ทำตามคำสั่งนั้น ๆ เช่น ถ้าคำสั่ง ที่เข้ามานั้นเป็นคำสั่งเกี่ยวกับการคำนวณ
หน่วยควบคุมจะส่งสัญญาณ คำสั่งไปยังหน่วยคำนวณและตรรกะ ให้ทำงาน
หน่วยคำนวณและตรรกะก็จะไปทำการดึงข้อมูลจาก หน่วยความจำหลักเข้ามาประมวลผล
ตามคำสั่งแล้วนำผลลัพธ์ที่ได้ไปแสดงยังอุปกรณ์แสดงผล
หน่วยควบคุมจึงจะส่งสัญญาณคำสั่งไปยัง อุปกรณ์แสดงผลลัพธ์
ที่กำหนดให้ดึงข้อมูลจากหน่วยความจำหลัก ออกไปแสดงให้เห็นผลลัพธ์ดังกล่าว
อีกต่อหนึ่ง
3. หน่วยความจำหลัก (Main
Memory)
คอมพิวเตอร์จะสามารถทำงานได้เมื่อมีข้อมูล
และชุดคำสั่งที่ใช้ในการประมวลผลอยู่ในหน่วยความ จำหลักเรียบร้อยแล้วเท่านั้น
และหลักจากทำการประมวลผลข้อมูลตามชุดคำสั่งเรียบร้อยแล้ว ผลลัพธ์ที่ได้
จะถูกนำไปเก็บไว้ที่หน่วยความจำหลัก และก่อนจะถูกนำออกไปแสดงที่อุปกรณ์แสดงผล
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น