หน่วยประมวลผลกลาง (อังกฤษ: central processing unit) หรือย่อว่า ซีพียู (CPU) เป็นวงจรอิเลคทรอนิกส์ที่ทำงาน หรือประมวลผล ตามชุดของคำสั่งเครื่องจากซอฟต์แวร์ คำนี้เริ่มใช้ในอุตสาหกรรมคอมพิวเตอร์ตั้งแต่ต้นศตวรรษ 1960s
หน่วยประมวลผลเปรียบเสมือนเป็นสมองของคอมพิวเตอร์ ในการทำหน้าที่ตัดสินใจหรือคำนวณ จากคำสั่งที่ได้รับมา เช่น การเปรียบเทียบ การกระทำการทางคณิตศาสตร์ ฯลฯ
โดยมีกระบวนการพื้นฐานคือ
- อ่านชุดคำสั่ง (fetch)
- ตีความชุดคำสั่ง (decode)
- ประมวลผลชุดคำสั่ง (execute)
- อ่านข้อมูลจากหน่วยความจำ (memory)
- เขียนข้อมูล/ส่งผลการประมวลกลับ (write back)
สถาปัตยกรรมของหน่วยประมวลผลกลาง ประกอบไปด้วย ส่วนควบคุมการประมวลผล (control unit) และ ส่วนประมวลผล (execution unit) และจะเก็บข้อมูลระหว่างการคำนวณ ไว้ในระบบเรจิสเตอร์
การทำงานของหน่วยประมวลผลกลางแบบพื้นฐาน
การทำงานของหน่วยประมวลผลกลางแบ่งออกตามหน้าที่ได้เป็นห้ากลุ่มใหญ่ ๆ ดังนี้ โดยทำงานทีละคำสั่ง จากคำสั่งที่เรียงลำดับกันไว้ตอนที่เขียนโปรแกรม
- Fetch - การอ่านชุดคำสั่งขึ้นมา 1 คำสั่งจากโปรแกรม ในรูปของรหัสเลขฐานสอง (Binary Code from on-off of BIT)
- Decode - การตีความ 1 คำสั่งนั้นด้วยวงจรถอดรหัส (Decoder circuit) ตามจำนวนหลัก (BIT) ว่ารหัสนี้จะให้วงจรอื่นใดทำงานด้วยข้อมูลที่ใด
- Execute - การทำงานตาม 1 คำสั่งนั้น คือ วงจรใดในไมโครโปรเซสเซอร์ทำงาน เช่น วงจรบวก วงจรลบ วงจรเปรียบเทียบ วงจรย้ายข้อมูล ฯลฯ
- Memory - การติดต่อกับหน่วยความจำ การใช้ข้อมูลที่อยู่ในหน่วยจำชั่วคราว (RAM, Register) มาใช้ในคำสั่งนั้นโดยอ้างที่อยู่ (Address)
- Write Back - การเขียนข้อมูลกลับ โดยมีหน่วยจำ Register ช่วยเก็บที่อยู่ของคำสั่งต่อไป ภายหลังมีคำสั่งกระโดดบวกลบที่อยู่
การทำงานแบบขนานในระดับคำสั่ง (ILP)
การทำงานของหน่วยประมวลผลกลางแบบมี pipeline
โดยการทำงานเหล่านี้ถ้าเป็นแบบพื้นฐานก็จะทำงานกันเป็นขั้นตอนเรียงตัวไปเรื่อย ๆ แต่ในหลักความเป็นไปได้คือการทำงานในแต่ละส่วนนั้นค่อนข้างจะเป็นอิสระออกจากกัน จึงได้มีการจับแยกกันให้ทำงานขนานกันของแต่ละส่วนไปได้ หลักการนี้เรียกว่า pipeline เป็นการทำการประมวลผลแบบขนานในระดับการไหลของแต่ละคำสั่ง (ILP: Instruction Level Parallelism) โดยข้อมูลที่เป็นผลจากการคำนวณของชุดก่อนหน้าจะถูกส่งกลับไปให้ชุดคำสั่งที่ตามมาในช่องทางพิเศษภายในหน่วยประมวลผลเอง
การทำงานของหน่วยประมวลผลกลางแบบมี pipeline และเป็น superscalar
การทำงานแบบขนานนี้สามารถทำให้มีความสามารถเพิ่มขึ้นได้อีกคือเพิ่มการทำงานแต่ละส่วนออกเป็นส่วนที่เหมือนกันในทุกกลุ่มแต่ให้ทำงานคนละสายชุดคำสั่งกัน วิธีการนี้เรียกว่าการทำหน่วยประมวลผลให้เป็น superscalar วิธีการนี้ทำให้มีหลาย ๆ ชุดคำสั่งทำงานได้ในขณะเดียวกัน โดยงานหนักของ superscalar อยู่ที่ส่วนดึงชุดคำสั่งออกมา (Dispatcher) เพราะส่วนนี้ต้องตัดสินใจได้ว่าชุดคำสั่งอันไหนสามารถทำการประมวลผลแบบขนานได้ หลักการนี้ก็เป็นการทำการประมวลผลแบบขนานในระดับการไหลของแต่ละคำสั่ง (ILP: Instruction Level Parallelism) เช่นกัน
การทำงานแบบขนานในระดับกลุ่มชุดคำสั่ง (TLP)
การทำงานของโปรแกรมคอมพิวเตอร์แต่ละโปรแกรมสามารถแบ่งตัวออกได้เป็นระดับกลุ่มชุดคำสั่ง (Thread) โดยในแต่ละกลุ่มสามารถทำงานขนานกันได้ (TLP: Thread Level Parallelism) ในระดับ2
คอมพิวเตอร์แบบฝังตัว
- สถาปัตยกรรม PowerPC 440 ของไอบีเอ็ม
- สถาปัตยกรรม 8051 ของอินเทล
- สถาปัตยกรรม 6800 ของโมโตโรลา
- ใช้ในหน่วยควบคุม 68HC11 ซึ่งเป็นที่แพร่หลายอย่างมาก
- สถาปัตยกรรม ARM ของ ARM (เคยเป็นส่วนหนึ่งของบริษัท Acorn Computers)
- ใช้ใน เครื่องเล่นเพลง ไอพ็อด, เครื่องเล่นเกม เกมบอยแอดวานซ์, และ พีดีเอ จำนวนมาก 0
- หน่วยประมวลผล XScale และ StrongARM ของอินเทลนั้น ใช้สถาปัตยกรรม ARM
เครื่องคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล
- สถาปัตยกรรม x86 ของอินเทล
- สถาปัตยกรรม 6800, 6809, และ 68000 ของโมโตโรลา
- สถาปัตยกรรม 6502 ของ MOS Technology
- สถาปัตยกรรม Z80 ของ Zilog
- สถาปัตยกรรม PowerPC ของไอบีเอ็ม (ในภายหลังคือพันธมิตร AIM alliance)
- สถาปัตยกรรม AMD64 (หรือ x86-64) ของเอเอ็มดี
- เข้ากันได้กับสถาปัตยกรรมแบบ x86 ของอินเทล
คอมพิวเตอร์เซิร์ฟเวอร์ และเวิร์คสเตชัน
- สถาปัตยกรรม SPARC ของ SPARC International, Inc. (มีสมาชิกเช่น ซัน ไมโครซิสเต็มส์, ฟูจิตสึ, โตชิบา, เท็กซัสอินสทรูเมนส์) หน่วยประมวลผล LEON2 ซึ่งเป็นหน่วยประมวลผลแบบเปิดเผยรหัส ใช้สถาปัตยกรรม SPARC
- สถาปัตยกรรม POWER ของไอบีเอ็ม
- สถาปัตยกรรม MIPS ของ MIPS Computer Systems Inc. ชุดของคำสั่งเครื่องของ MIPS เป็นเครื่องมือหลักในการสอนสถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ในหนังสือ Computer Organization and Design เขียนโดย เดวิด เอ. แพตเทอร์สัน และ จอห์น แอล. เฮนเนสซี ISBN 1-55860-428-6 1998 (2nd. edition)
- สถาปัตยกรรม PA-RISC ของเอชพี
- สถาปัตยกรรม Alpha ของ DEC
- สถาปัตยกรรม ARM ของ ARM (เคยเป็นส่วนหนึ่งของบริษัท Acorn Computers)
มินิคอมพิวเตอร์จนถึงเมนเฟรม
- สถาปัตยกรรม PDP-11 ของ DEC, และสถาปัตยกรรม VAX ที่ถูกพัฒนาต่อมา
- สถาปัตยกรรม SuperH ของฮิตาชิ
- สถาปัตยกรรมของคอมพิวเตอร์รุ่น UNIVAC 1100/2200 (ปัจจุบันสนับสนุนโดย Unisys ClearPath IX computers)
- 1750A - คอมพิวเตอร์มาตรฐานของกองทัพไทย
- AP-101 - คอมพิวเตอร์ของกระสวยอวกาศ
ดูเพิ่มอ้างอิง - Hennessy, John A.; Goldberg, David (1996). Computer Architecture: A Quantitative Approach. Morgan Kaufmann Publishers. ISBN 1-55860-329-8.
แหล่งข้อมูลอื่น - รายละเอียดหน่วยประมวลผลกลาง CPU (Central Processing Unit)
หน, วยประมวลผลกลาง, งกฤษ, central, processing, unit, หร, อย, อว, เป, นวงจรอ, เลคทรอน, กส, ทำงาน, หร, อประมวลผล, ตามช, ดของคำส, งเคร, องจากซอฟต, แวร, คำน, เร, มใช, ในอ, ตสาหกรรมคอมพ, วเตอร, งแต, นศตวรรษ, 1960sหน, วยประมวลผลเปร, ยบเสม, อนเป, นสมองของคอมพ, วเตอร,. hnwypramwlphlklang xngkvs central processing unit hruxyxwa siphiyu CPU epnwngcrxielkhthrxniksthithangan hruxpramwlphl tamchudkhxngkhasngekhruxngcaksxftaewr khanierimichinxutsahkrrmkhxmphiwetxrtngaettnstwrrs 1960shnwypramwlphlepriybesmuxnepnsmxngkhxngkhxmphiwetxr inkarthahnathitdsinichruxkhanwn cakkhasngthiidrbma echn karepriybethiyb karkrathakarthangkhnitsastr lodymikrabwnkarphunthankhux xanchudkhasng fetch tikhwamchudkhasng decode pramwlphlchudkhasng execute xankhxmulcakhnwykhwamca memory ekhiynkhxmul sngphlkarpramwlklb write back sthaptykrrmkhxnghnwypramwlphlklang prakxbipdwy swnkhwbkhumkarpramwlphl control unit aela swnpramwlphl execution unit aelacaekbkhxmulrahwangkarkhanwn iwinrabbercisetxr enuxha 1 karthangankhxnghnwypramwlphlklang 1 1 karthanganaebbkhnaninradbkhasng ILP 1 2 karthanganaebbkhnaninradbklumchudkhasng TLP 1 3 khxmphiwetxraebbfngtw 1 4 ekhruxngkhxmphiwetxrswnbukhkhl 1 5 khxmphiwetxresirfewxr aelaewirkhsetchn 1 6 minikhxmphiwetxrcnthungemnefrm 2 duephim 3 xangxing 4 aehlngkhxmulxunkarthangankhxnghnwypramwlphlklang aekikh karthangankhxnghnwypramwlphlklangaebbphunthan karthangankhxnghnwypramwlphlklangaebngxxktamhnathiidepnhaklumihy dngni odythanganthilakhasng cakkhasngthieriyngladbkniwtxnthiekhiynopraekrm Fetch karxanchudkhasngkhunma 1 khasngcakopraekrm inrupkhxngrhselkhthansxng Binary Code from on off of BIT Decode kartikhwam 1 khasngnndwywngcrthxdrhs Decoder circuit tamcanwnhlk BIT warhsnicaihwngcrxunidthangandwykhxmulthiid Execute karthangantam 1 khasngnn khux wngcridinimokhropressesxrthangan echn wngcrbwk wngcrlb wngcrepriybethiyb wngcryaykhxmul l Memory kartidtxkbhnwykhwamca karichkhxmulthixyuinhnwycachwkhraw RAM Register maichinkhasngnnodyxangthixyu Address Write Back karekhiynkhxmulklb odymihnwyca Register chwyekbthixyukhxngkhasngtxip phayhlngmikhasngkraoddbwklbthixyukarthanganaebbkhnaninradbkhasng ILP aekikh karthangankhxnghnwypramwlphlklangaebbmi pipeline odykarthanganehlanithaepnaebbphunthankcathanganknepnkhntxneriyngtwiperuxy aetinhlkkhwamepnipidkhuxkarthanganinaetlaswnnnkhxnkhangcaepnxisraxxkcakkn cungidmikarcbaeykknihthangankhnanknkhxngaetlaswnipid hlkkarnieriykwa pipeline epnkarthakarpramwlphlaebbkhnaninradbkarihlkhxngaetlakhasng ILP Instruction Level Parallelism odykhxmulthiepnphlcakkarkhanwnkhxngchudkxnhnacathuksngklbipihchudkhasngthitammainchxngthangphiessphayinhnwypramwlphlexng karthangankhxnghnwypramwlphlklangaebbmi pipeline aelaepn superscalar karthanganaebbkhnannisamarththaihmikhwamsamarthephimkhunidxikkhuxephimkarthanganaetlaswnxxkepnswnthiehmuxnkninthukklumaetihthangankhnlasaychudkhasngkn withikarnieriykwakarthahnwypramwlphlihepn superscalar withikarnithaihmihlay chudkhasngthanganidinkhnaediywkn odynganhnkkhxng superscalar xyuthiswndungchudkhasngxxkma Dispatcher ephraaswnnitxngtdsinicidwachudkhasngxnihnsamarththakarpramwlphlaebbkhnanid hlkkarnikepnkarthakarpramwlphlaebbkhnaninradbkarihlkhxngaetlakhasng ILP Instruction Level Parallelism echnkn karthanganaebbkhnaninradbklumchudkhasng TLP aekikh karthangankhxngopraekrmkhxmphiwetxraetlaopraekrmsamarthaebngtwxxkidepnradbklumchudkhasng Thread odyinaetlaklumsamarththangankhnanknid TLP Thread Level Parallelism inradb2 khxmphiwetxraebbfngtw aekikh sthaptykrrm PowerPC 440 khxngixbiexm sthaptykrrm 8051 khxngxinethl sthaptykrrm 6800 khxngomotorla ichinhnwykhwbkhum 68HC11 sungepnthiaephrhlayxyangmak sthaptykrrm ARM khxng ARM ekhyepnswnhnungkhxngbristh Acorn Computers ichin ekhruxngelnephlng ixphxd ekhruxngelnekm ekmbxyaexdwans aela phidiex canwnmak 0 hnwypramwlphl XScale aela StrongARM khxngxinethlnn ichsthaptykrrm ARMekhruxngkhxmphiwetxrswnbukhkhl aekikh sthaptykrrm x86 khxngxinethl sthaptykrrm 6800 6809 aela 68000 khxngomotorla sthaptykrrm 6502 khxng MOS Technology sthaptykrrm Z80 khxng Zilog sthaptykrrm PowerPC khxngixbiexm inphayhlngkhuxphnthmitr AIM alliance sthaptykrrm AMD64 hrux x86 64 khxngexexmdi ekhaknidkbsthaptykrrmaebb x86 khxngxinethlkhxmphiwetxresirfewxr aelaewirkhsetchn aekikh sthaptykrrm SPARC khxng SPARC International Inc mismachikechn sn imokhrsisetms fucitsu otchiba ethkssxinsthruemns hnwypramwlphl LEON2 sungepnhnwypramwlphlaebbepidephyrhs ichsthaptykrrm SPARC sthaptykrrm POWER khxngixbiexm sthaptykrrm MIPS khxng MIPS Computer Systems Inc chudkhxngkhasngekhruxngkhxng MIPS epnekhruxngmuxhlkinkarsxnsthaptykrrmkhxmphiwetxrinhnngsux Computer Organization and Design ekhiynody edwid ex aephtethxrsn aela cxhn aexl ehnenssi ISBN 1 55860 428 6 1998 2nd edition sthaptykrrm PA RISC khxngexchphi sthaptykrrm Alpha khxng DEC sthaptykrrm ARM khxng ARM ekhyepnswnhnungkhxngbristh Acorn Computers minikhxmphiwetxrcnthungemnefrm aekikh sthaptykrrm PDP 11 khxng DEC aelasthaptykrrm VAX thithukphthnatxma sthaptykrrm SuperH khxnghitachi sthaptykrrmkhxngkhxmphiwetxrrun UNIVAC 1100 2200 pccubnsnbsnunody Unisys ClearPath IX computers 1750A khxmphiwetxrmatrthankhxngkxngthphithy AP 101 khxmphiwetxrkhxngkraswyxwkasduephim aekikhxupkrnkhxmphiwetxr emnbxrdxangxing aekikhHennessy John A Goldberg David 1996 Computer Architecture A Quantitative Approach Morgan Kaufmann Publishers ISBN 1 55860 329 8 aehlngkhxmulxun aekikhraylaexiydhnwypramwlphlklang CPU Central Processing Unit ekhathungcak https th wikipedia org w index php title hnwypramwlphlklang amp oldid 8945090, wikipedia, วิกิ หนังสือ, หนังสือ, ห้องสมุด,
บทความ
, อ่าน, ดาวน์โหลด, ฟรี, ดาวน์โหลดฟรี, mp3, วิดีโอ, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, รูปภาพ, เพลง, เพลง, หนัง, หนังสือ, เกม, เกม
