CPU มีชื่อเต็มๆ ว่า Central Processing Unit ทำหน้าที่ประมวลผลข้อมูล หรือชุดคำสั่งต่างๆ ทั้งทางคณิตศาสตร์และลอจิก มีหน่วยความจำหลักและความจำสำรองในตัว ที่เรียกว่า รีจิสเตอร์ กับ แรม เพราะซีพียูเองไปคุยกับหรือทำงานกับอุปกรณ์ต่อพ่วงอื่นๆเองไม่ได้
หลักการทำงานของซีพียู
สาเหตุจาก ซีพียู ทำงานด้วย speed ที่สูงมากๆ ความถี่ของ speed ซีพียู ใช้ clock เป็นตัววัดมีหน่วยเป็น เฮิรตซ์(Hz) เป็นหน่วยอนุพัทธ์เอสไอ ซึ่งเป็นหน่วยของค่าความถี่ โดย 1 Hz คือ ความถี่ที่เท่ากับ 1 ครั้ง ต่อวินาที ถ้า 1 GHz (1 GHz = 1000000000 Hz) มีความเร็วที่สูงมากๆ เพราะฉะนั้นซีพียูจะคุยกับอุปกรณ์อื่นๆได้ จะต้องมี หน่วยความจำสำรองที่เรียกว่า RAM (Random-Access Memory)
สงสัยกันไหม ซีพียูกับแรม คุยกันแบบใหน คุยกันยังไง ถึงได้สื่อสารกันรู้เรื่อง หลักการ คือ การสร้าง address บน RAM เองจะมี address ในการจัดเก็บ address เปรียบเสมือนเป็นที่อยู่นะ ด้วยในปัจจุบัน ซีพียูมีสถาปัตยกรรม 64 บิต เพราะฉะนั้นจากเดิมที่มีสถาปัตยกรรม 32 บิต ซึ่งสามารถสร้าง address ได้ ไม่เกิน 4,294,967,296 สังเกต RAM จะใช้งานได้ไม่เกิน 4GB พอเป็น 64 บิต (18,446,744,073,709,551,616) สามารถสร้าง address ได้เยอะมากๆ ซึ่งสามารถรองรับการใช้งานได้อีกหลายปี กว่าจะเป็นสถาปัตยกรรมไปเป็น 128บิต
อย่างที่ทราบแล้วว่า ซีพียู คุยกับ RAM โดยใช้ address เป็นส่วนสำคัญเมื่อซีพียูระบุ address ที่ต้องการ แล้ว RAM สามารถไปดึง Data ตาม address ที่ซีพียูร้องขอถูกต้อง ในส่วนนี้จะมี Data bus เป็นตัวรับ-ส่ง จากนั้นจะมีการตรวจสอบความถูกต้อง Control bus สรุปส่วนสำคัญที่ต้องใช้ในการคุยกันระหว่าง ซีพียู กับ อุปกรณ์ต่อพ่วงอื่นๆผ่าน RAM สิ่งที่ต้องใช้คือ
- Address bus
- Data bus
- Control bus
หนึ่งในคำสั่งที่เก็บอยู่ในหน่วยความจำ คือ คำสั่งสำหรับสำหรับการคำนวณทางลอจิก และ คณิตศาสตร์ เป็นชุดคำสั่ง(Instruction set)
การพัฒนาซีพียู มองได้อยากหลายมุม ไม่ว่าจะเป็นการพัฒนาเรื่องของขนาดชิปในตัวซีพียู การประหยัดพลังงาน การประมวลผล การทำงานที่รวดเร็ว หลายๆค่ายที่ผลิตซีพียู จะทราบกันดี เรื่องของข้อจำกัด เส้นทางการรับ-ส่งข้อมูล bus ระหว่างซีพียู กับ อุปกรณ์ที่เกี่ยวของ โดยการคิดค้นนำหน่วยความจำใส่ไว้ในตัวซีพียู การสร้างชุดคำสั่งเพื่อให้ซีพียูทำงานได้แบบคู่ขนาน(parallel) ที่ทำให้ซีพียูทำงานได้รวดเร็วยิ่งขึ้น จะเห็นได้ในปัจจุบันความเร็วสัญญาณนาฬิกา ไม่เกิน 4-5 GHz แต่จะเพิ่มจำนวน core ซีพียู บทความนี้ ให้คุณผู้อ่านทำความเข้าใจส่วนของซีพียูคร่าวๆ ให้ได้รู้ว่า ซีพียู มีหน้าที่อะไรในเครื่องคอมพิวเตอร์ เข้าใจโครงสร้างในตัวซีพียู สามารถนำไปต่อยอดเพื่อทำความเข้าใจในบทความต่อๆไปได้ และหวังเป็นอย่างยิ่งว่าคุณผู้อ่านทุกท่านจะได้ประโยชน์จากบทความนี้ไม่มากก็น้อย