Central processing unit

Central processing unit

Sebuah central processing unit ( CPU ) , juga disebut sebagai unit prosesor sentral , [ 1 ] adalah hardware dalam komputer yang melaksanakan instruksi dari sebuah program komputer dengan melakukan aritmatika dasar , logis , dan operasi input / output dari sistem . Istilah telah digunakan dalam industri komputer setidaknya sejak awal 1960-an . [ 2 ] Bentuk , desain, dan implementasi dari CPU telah berubah selama sejarah mereka , tetapi operasi dasar mereka tetap sama .

Sebuah komputer dapat memiliki lebih dari satu CPU , ini disebut multiprocessing . Semua CPU modern adalah mikroprosesor , yang berarti terdapat pada satu chip . Beberapa sirkuit terpadu ( IC ) dapat berisi beberapa CPU pada satu chip , yang disebut IC prosesor multi -core . Sebuah IC yang mengandung CPU juga dapat berisi perangkat periferal , dan komponen lain dari sistem komputer , ini disebut sistem pada sebuah chip ( SoC ) .

Dua komponen khas dari CPU adalah logika aritmatika Unit ( ALU ) , yang melakukan operasi aritmatika dan logika , dan unit kontrol ( CU ) , yang ekstrak instruksi dari memori dan decode dan mengeksekusi mereka , menyerukan ALU bila diperlukan .

Tidak semua sistem komputasi bergantung pada satu unit pengolah pusat . Array prosesor atau prosesor vektor memiliki beberapa elemen komputasi paralel , dengan tidak ada satu unit dianggap sebagai " pusat " . Dalam model komputasi terdistribusi , masalah ini diselesaikan oleh satu set saling berhubungan didistribusikan prosesor

Komputer seperti ENIAC harus secara fisik rewired untuk melakukan tugas yang berbeda , yang menyebabkan mesin ini disebut " komputer tetap program . " Karena istilah " CPU " secara umum didefinisikan sebagai perangkat untuk perangkat lunak ( program komputer ) pelaksanaan , perangkat awal yang tepat bisa disebut CPU datang dengan munculnya komputer disimpan-program .
Ide dari sebuah komputer disimpan-program sudah hadir dalam desain J. Presper Eckert dan John William Mauchly ENIAC , tapi pada awalnya dihilangkan sehingga bisa selesai lebih cepat . Pada tanggal 30 Juni 1945, sebelum ENIAC dibuat , matematikawan John von Neumann membagikan makalah berjudul Draft Pertama Laporan di EDVAC . Itu garis besar komputer disimpan-program yang pada akhirnya akan selesai pada Agustus 1949. [ 3 ] EDVAC dirancang untuk melakukan sejumlah instruksi ( atau operasi ) dari berbagai jenis . Secara signifikan, program yang ditulis untuk EDVAC disimpan dalam kecepatan tinggi memori komputer daripada yang ditentukan oleh kabel fisik dari komputer . Ini mengatasi pembatasan parah ENIAC , yang merupakan waktu dan upaya yang diperlukan untuk mengkonfigurasi ulang komputer untuk melakukan tugas baru .Dengan desain von Neumann , program , atau perangkat lunak , yang berlari EDVAC dapat diubah hanya dengan mengubah isi dari memori .
CPU awal yang dirancang khusus sebagai bagian dari yang lebih besar , kadang-kadang satu -of - a-kind , komputer . Namun, metode ini merancang CPU kustom untuk aplikasi tertentu sebagian besar diberikan cara untuk pengembangan prosesor diproduksi massal yang dibuat untuk berbagai tujuan . Standarisasi ini dimulai di era mainframe transistor diskrit dan minicomputer dan telah dengan cepat dipercepat dengan popularisasi dari sirkuit terintegrasi ( IC ) . The IC telah memungkinkan CPU semakin kompleks harus dirancang dan diproduksi untuk toleransi atas perintah nanometer . Baik miniaturisasi dan standarisasi dari CPU telah meningkatkan kehadiran perangkat digital dalam kehidupan modern jauh melampaui aplikasi terbatas mesin komputasi khusus.Mikroprosesor modern muncul dalam segala hal dari mobil ke ponsel dan mainan anak-anak .
Sementara von Neumann yang paling sering dikreditkan dengan desain komputer disimpan-program karena desain nya EDVAC , lain sebelum dia , seperti Konrad Zuse , telah menyarankan dan menerapkan ide yang sama . Yang disebut Harvard arsitektur Harvard Mark I , yang selesai sebelum EDVAC , juga menggunakan desain yang disimpan - program menggunakan pita kertas menekan daripada memori elektronik .Perbedaan utama antara arsitektur von Neumann dan Harvard adalah bahwa yang kedua memisahkan penyimpanan dan perawatan instruksi CPU dan data , sementara mantan menggunakan ruang memori yang sama untuk keduanya. Kebanyakan CPU modern terutama von Neumann dalam desain , tetapi elemen dari arsitektur Harvard yang biasanya terlihat juga. [ Rujukan? ]
Relay dan tabung vakum ( katup termionik ) umum digunakan sebagai elemen switching , sebuah komputer yang berguna memerlukan ribuan atau puluhan ribu perangkat switching . Kecepatan keseluruhan sistem tergantung pada kecepatan switch . Tube komputer seperti EDVAC cenderung rata-rata delapan jam antara kegagalan , sedangkan komputer relay seperti ( lebih lambat , tetapi sebelumnya ) Harvard Mark I gagal sangat jarang . [ 2 ] Pada akhirnya , CPU berbasis tabung menjadi dominan karena keunggulan kecepatan yang signifikan diberikan pada umumnya melebihi masalah reliabilitas .Kebanyakan CPU sinkron awal berlari pada tingkat clock rendah dibandingkan dengan desain mikroelektronik modern ( lihat di bawah untuk pembahasan laju jam ) . Frekuensi sinyal clock mulai dari 100 kHz sampai 4 MHz sangat umum saat ini , sebagian besar dibatasi oleh kecepatan perangkat switching mereka dibangun dengan