Vad är en CPU? CPU:n eller centralprocessorn^{(Central Processing Unit)} är en dators sifferhjärna. Allt en dator gör, från att spela tv-spel^{(video games)} till att hjälpa dig att skriva en uppsats, är uppdelad i en uppsättning matematiska instruktioner. CPU : n^(CPU) tar dessa instruktioner och utför dem. 

Detaljerna för hur den gör detta är naturligtvis mycket^{(much )} mer komplicerad än den enkla förklaringen. Det viktigaste du behöver veta är att processorn^(CPU) är den huvudsakliga matematiska motorn i en dator.

Processorernas (extremt) korta historia^{(The (Extremely) Short History Of CPUs)}

Datorns historia är lång och komplex. Det går också längre tillbaka i historien än digital teknik, elektronik eller till och med elektricitet. En abacus är en sorts processor. Så är mekaniska miniräknare. Den stora skillnaden är att dessa maskiner bara kan göra en eller ett fåtal matematiska uppgifter. De är inte generella^{(general purpose)} processorer, vilket den moderna processorn^(CPU) är ett exempel på.

Det som gör en CPU till en generell beräkningsenhet är användningen av logik. 1903 patenterade Nikola Tesla elektriska kretsar som kallas grindar och omkopplare. Med hjälp av dessa kretsar kan du bygga enheter som utför logiska operationer, där du kan få maskinen att agera på vissa villkor. 

I mitten till slutet av 1940-talet uppfann och patenterade William Shockley , John Bardeen och Walter Brattain en enhet som kallas transistor, medan de arbetade på Bell Laboratories . Transistorn är den grundläggande byggstenen i en CPU . Transistorer är relativt små datorkomponenter. Transistorn är en så viktig uppfinning att de tre uppfinnarna tilldelades ett Nobelpris^{(Nobel Prize)} för den.

I slutet av 1950-talet gick Robert Noyce och Jack Kilby ett stort steg längre och skapade den första fungerande integrerade kretsen^{(integrated circuit)} . En integrerad krets är en uppsättning elektroniska kretsar integrerade i ett enda stycke halvledarmaterial. I de flesta fall är det materialet kisel. Detta är vad folk menar när de säger "mikrochip". 

En CPU består av ett eller flera mikrochips. Detta är en viktig uppfinning eftersom miljarder transistorer kan packas i en enda CPU . Detta skapar otroligt kraftfulla matematiska motorer.

Genom att använda uppfinningarna av logiska grindar, transistorer och integrerade kretsar har hela världen förändrats. Mikrochips finns i allt nuförtiden, inte bara din dator. Och processorer^(CPUs) är de mest avancerade mikrochips för allmänna ändamål vi kan göra.

Hur fungerar CPU:er?^{(How Do CPUs Work?)}

Hela principen för en CPU är baserad på binär kod^{(binary code)} . Människor tenderar att representera tal med hjälp av ett system som kallas bas 10^{(base 10)} eller decimalsystemet. Platsvärdena för varje siffra i ett tal ökar med en faktor tio. Så "111" innehåller hundra, tio och ett.

Datorer och deras processorer^(CPUs) kan inte förstå base 10 alls. Transistorer fungerar enligt principen att antingen vara på eller av. Vilket betyder att de logiska grindarna du bygger från dem också bara kan fungera med dessa två tillstånd. Det är därför, i grunden, CPU^(CPUs) :er körs på binär kod^{(binary code)} . Detta talsystem har olika platsvärden. Istället om 1, 10, 100, 1000 och så vidare är platsvärdena 1,2,4,8,16,32,64,128 och så vidare. 

Så i binärt "111" skulle vara 7 i decimaltal eftersom du adderar 1,2 och 4 tillsammans. Om något av talen är en nolla hoppar du helt enkelt över det och lägger till platsvärdet för nästa 1. På så sätt kan du uttrycka vilket decimalvärde som helst. Observera bara^(Just) att binära tal ofta läses från höger till vänster, så platsvärdet "1" skulle vara längst till höger.

Låt oss lägga det i en tabell för att göra det kristallklart:

Binary Place Values	1	2	4	8	16	32	64	128	256
The decimal number 7 in binary	1	1	1	0	0	0	0	0	0

Kan du se varför det summerar till siffran 7 i decimal? Låt oss göra siffran 23:

Binary Place Values	1	2	4	8	16	32	64	128	256
The decimal number 7 in binary	1	1	1	0	1	0	0	0	0

Så 111 är "7", men "11101" är 23 eftersom värdet på femte plats i binär är 16. Ganska^(Pretty) coolt, eller hur? Du kan uttrycka alla möjliga tal som kan skrivas med decimaler på detta sätt. Vilket innebär att datorer byggda av transistorer också kan fungera med alla siffror.

Hur tillverkas processorer?

Produktionsprocessen för moderna processorer^(CPUs) är också, som du kan förvänta dig, ganska komplex. Den grundläggande processen innebär att man odlar stora cylindrar av kiselkristall. Dess halvledaregenskaper gör den idealisk för att bygga en binär integrerad krets.

Dessa stora kristaller är skivade i tunna rån. Skivorna "dopas" sedan med en annan kemikalie för att finjustera dess egenskaper. Kretsarna i nanoskala etsas sedan in i skivans yta med hjälp av ljus med hjälp av en process som kallas fotolitografi^{(photolithography)} .

CPU-design och prestanda

CPU:er^(CPUs) är inte alla lika. Den första riktiga förfadern till den moderna CPU :n , Intel 8086 , hade cirka 29 000 transistorer i sin integrerade krets. Idag har en processor som Intel i99900K drygt 1,7 miljarder^(billion) transistorer. Ju tätare de logiska kretsarna hos en CPU , desto mer komplexa och fler instruktioner kan den utföra per klockcykel. 

Vänta^(Hang) , "klockcykel"? Ja, det är den andra huvudkomponenten i CPU- prestanda. En CPU körs med en viss frekvens, med varje puls av CPU- klockan görs en cykel av beräkningar. Om du tar samma CPU och dubblar dess klockhastighet så borde den (i teorin) fungera dubbelt så snabbt. 

Den där Intel 8086^{(Intel 8086)} från 1978 körde på 5Mhz när den lanserades. Det är fem miljoner klockcykler per sekund. Intel i9-9900K ? Det börjar^{(starts )} på 3,6 Ghz. Det 3600 ^{(Ghz.That 3600)} Mhz , med möjlighet att rampa upp saker till 5000 Mhz när det är möjligt.

För att lägga till ännu en rynka till CPU- prestanda, innehåller moderna CPU^(CPUs) : er faktiskt flera "kärnor". Varje kärna är faktiskt en oberoende CPU själv. Det är typiskt att ha minst fyra sådana kärnor nuförtiden, men på senare tid har normen varit att vanliga datorer har sex eller åtta kärnor. Avancerade professionella datorer kan ha omkring 100 CPU- kärnor. 

Att ha flera kärnor innebär att CPU :n kan utföra flera uppsättningar instruktioner parallellt. Vilket innebär att våra datorer kan göra många saker samtidigt utan problem. Vissa processorer^(CPUs) har "flertrådiga" kärnor. Dessa kärnor kan själva hantera två separata uppgifter var. I Intel-processorer^{(Intel CPUs)} kallas detta " hyperthreading ".

Så den totala prestandan för en CPU kommer ner till en kombination av:

• Det är totalt antal transistorer och hur avancerad designen av dess logiska kretsar är
• Klockfrekvensen^{(clock frequency)} _
• Antalet kärnor^{(number of cores)}
• Antalet trådar

Det ligger naturligtvis mer i det än dessa fyra huvudpunkter. Det är dock de fyra viktigaste faktorerna för att få en CPU att fungera bra.

Processorns roll^(Role) i din ^(CPU)dator^{(Your Computer)} _

Det sista vi måste ta upp är vilket jobb processorn^(CPU) spelar i din dator. Det är trots allt inte det enda integrerade kretsmikrochippet i din dator. Till exempel är GPU:er^(GPUs) (grafikprocessorer) ofta ännu mer transistortäta än en CPU .

De behöver sin egen kylning och strömförsörjning, samt minne. Det är som en liten extra dator! Detsamma kan sägas om chipsen som styr din ljud-, USB- och hårddisktrafik. Så varför är processorn^(CPU) speciell? Det här är huvudorsakerna:

• Den kan bearbeta ALLA^(ANY) instruktioner, en GPU gör bara vissa typer av bearbetning
• Den binder ihop alla andra komponenter, trycker och drar data för att få din dator att fungera
• CPU : n^(CPU) är involverad i allt arbete som datorn till viss del ombeds utföra

Kort sagt, CPU är den viktigaste prestandakomponenten för allmänna ändamål i din dator. Ta^(Don) det inte för givet!

What Is a CPU & What Does It Do?

What is a CPU? The CPU or Central Processing Unit is the number-crunching brain of a computer. Everything a computer does, from playing video games to helping you write an essay, is broken down into a set of mathematical instructions. The CPU takes those instructions and executes them. 

The details of how it does this is, of course, much more complicated than that simple explanation. The most important thing you need to know is that the CPU is the main mathematical engine of a computer.

The (Extremely) Short History Of CPUs

The history of computing is long and complex. It also goes further back into history than digital technology, electronics or even electricity. An abacus is a sort of processor. So are mechanical calculators. The big difference is that these machines can only do one or a few mathematical tasks. They aren’t general purpose processors, which the modern CPU is an example of.

What makes a CPU a general purpose calculation device is the use of logic. In 1903 Nikola Tesla patented electrical circuits known as gates and switches. Using these circuits, you could build devices that perform logical operations, where you could have the machine act on certain conditions. 

In the mid- to late- 1940s William Shockley, John Bardeen and Walter Brattain invented and patented a device called a transistor, while working at Bell Laboratories. The transistor is the basic building block of a CPU. Transistors are relatively tiny computer components. The transistor is such an important invention that the three inventors were awarded a Nobel Prize for it.

In the late 1950s, Robert Noyce and Jack Kilby went one massive step further and created the first working integrated circuit. An integrated circuit is a set of electronic circuits integrated into a single piece of semiconductor material. In most cases, that material is silicon. This is what people mean when they say “microchip”. 

A CPU consists of one or more microchips. This is an important invention because billions of transistors can be packed into a single CPU. This creates incredibly powerful mathematical engines.

Using the inventions of logic gates, transistors and integrated circuits, the entire world has been changed. Microchips are in everything these days, not just your computer. And CPUs are the most advanced general-purpose microchips we can make.

How Do CPUs Work?

The entire principle of a CPU is based on binary code. Human beings tend to represent numbers using a system called base 10 or the decimal system. The place values of each digit in a number go up by a factor of ten. So “111” contains one hundred, ten and one.

Computers and their CPUs can’t understand base 10 at all. Transistors work on the principle of either being on or off. Which means the logic gates you build from them can also only work with these two states. This is why, fundamentally, CPUs run on binary code. This number system has different place values. Instead if 1, 10, 100, 1000 and so on, the place values are 1,2,4,8,16,32,64,128 and so on. 

So in binary “111” would be 7 in decimal numbers Since you add 1,2, and 4 together. If any of the numbers are a zero, you simply skip it and add the place value of the next 1. This way you can express any decimal value. Just note that binary numbers are often read from right to left, so the “1” place value would be at the far right.

Let’s put it in a table to make it crystal clear:

Binary Place Values	1	2	4	8	16	32	64	128	256
The decimal number 7 in binary	1	1	1	0	0	0	0	0	0

Can you see why it adds up to the number 7 in decimal? Let’s do the number 23:

Binary Place Values	1	2	4	8	16	32	64	128	256
The decimal number 7 in binary	1	1	1	0	1	0	0	0	0

So 111 is “7”, but “11101” is 23 because the fifth place value in binary is 16. Pretty cool, right? You can express any possible number that can be written in decimal this way. Which means computers built from transistors can work with any numbers as well.

How Are CPUs Made?

The production process of modern CPUs is also, as you’d expect, pretty complex. The basic process involves growing large cylinders of silicon crystal. Its semiconductor properties make it ideal for building a binary integrated circuit.

These large crystals are sliced into thin wafers. The wafers are then “doped” with another chemical to fine tune its properties. The nano-scale circuitry is then etched into the wafer surface using light using a process known as photolithography.

CPU Design and Performance

CPUs are not all made equal. The first proper ancestor of the modern CPU, the Intel 8086, had about 29 000 transistors in its integrated circuit. Today, a processor like the Intel i99900K has just over 1.7 billion transistors. The denser the logic circuits of a CPU, the more complex and higher the number of instructions it can perform per clock cycle. 

Hang on, “clock cycle”? Yes, that’s the other major component of CPU performance. A CPU runs at a particular frequency, with each pulse of the CPU clock a cycle of calculations are done. If you take the same CPU and double it’s clock speed then (in theory) it should perform twice as fast. 

That 1978 Intel 8086 ran at 5Mhz when it was launched. That’s five million clock cycles per second. The Intel i9-9900K? It starts at 3.6 Ghz.That 3600 Mhz, with the option to ramp things up to 5000 Mhz when possible.

To add yet another wrinkle to CPU performance, modern CPUs actually contain multiple “cores”. Each core is actually an independent CPU itself. It’s typical to have at least four such cores these days, but lately the norm has been for mainstream computers to have six or eight cores. High end professional computers may have in the region of a 100 CPU cores. 

Having multiple cores means that the CPU can perform multiple sets of instructions in parallel. Which means our computers can do many things at once without issue. Some CPUs have “multithreaded” cores. These cores can themselves handle two separate tasks each. In Intel CPUs this is branded as “hyperthreading”.

So the total performance of a CPU comes down to a combination of:

• It’s total transistor count and how advanced the design of its logic circuits are
• The clock frequency
• The number of cores
• The number of threads

There is, of course, more to it than these four main points. However, those are the four main considerations for making a CPU perform well.

The Role of the CPU in Your Computer

The last thing we have to cover is what job the CPU plays in your computer. It is, after all, not the only integrated circuit microchip in your computer. For example, GPUs (graphics processing units) are often even more transistor-dense than a CPU.

They need their own cooling and power supply, as well as memory. It’s like a small extra computer! The same can be said for the chips that control your sound, USB and hard drive traffic. So why is the CPU special? These are the main reasons:

• It can process ANY instruction, a GPU only does certain types of processing
• It ties all the other components together, pushing and pulling data to make your computer work
• The CPU is involved with all work the computer is asked to do to some extent

In short, the CPU is the most important general-purpose performance component in your computer. Don’t take it for granted!

Related posts

• Varför Ntoskrnl.Exe orsakar hög CPU och hur man åtgärdar det

• Varför Wsappx orsakar hög CPU-användning och hur man åtgärdar det

• Hur man fixar audiodg.exe hög CPU-användning på Windows 11/10

• Varför Dwm.exe orsakar hög CPU-användning och hur man åtgärdar det

• Kan SD-kort inte läsas? Så här åtgärdar du det

• FIX: Bärbar dator ansluter inte till Wi-Fi

• Så här åtgärdar du felet "Scratch Disks are Full" i Photoshop

• Utskriftsjobb kommer inte att tas bort i Windows? 8+ sätt att fixa

• Google Maps fungerar inte: 7 sätt att fixa det

• Ultimata felsökningsguiden för Windows 7/8/10 HomeGroup anslutningsproblem

• Hur man fixar Windows-tangentbordstangenter som slutar fungera

• 9 korrigeringar när Xbox Party Chat inte fungerar

• 21 CMD-kommandon som alla Windows-användare bör känna till

• Vad du ska göra när din USB-enhet inte visas

• Grafikdrivrutin som visar Microsoft Basic Display Adapter? Hur man fixar det

• Så här fixar du ljud som inte fungerar på din bärbara dator

• Ska jag köpa eller bygga en PC? 10 saker att tänka på

• Vad du ska göra om du tror att din dator eller server har infekterats med skadlig programvara

• Vad du ska göra om du har glömt ditt lösenord eller e-post för Snapchat

• Vad du ska göra om du är utestängd från ditt Google-konto