Čo je to CPU? CPU alebo centrálna procesorová jednotka^{(Central Processing Unit)} je mozgom počítača, ktorý láme čísla. Všetko, čo počítač robí, od hrania videohier^{(video games)} až po pomoc pri písaní eseje, je rozdelené do súboru matematických pokynov. CPU prevezme tieto inštrukcie a vykoná ich. 

Podrobnosti o tom, ako to robí, sú, samozrejme, oveľa^{(much )} komplikovanejšie ako toto jednoduché vysvetlenie. Najdôležitejšia vec, ktorú potrebujete vedieť, je, že CPU je hlavným matematickým motorom počítača.

(Mimoriadne) Krátka história CPU^{(The (Extremely) Short History Of CPUs)}

História výpočtovej techniky je dlhá a zložitá. Ide aj ďalej do histórie ako digitálna technika, elektronika či dokonca elektrina. Počítadlo je druh procesora. Rovnako aj mechanické kalkulačky. Veľký rozdiel je v tom, že tieto stroje dokážu vykonávať iba jednu alebo niekoľko matematických úloh. Nie sú to univerzálne^{(general purpose)} procesory, ktorých príkladom je moderný CPU .

To, čo robí CPU všeobecným výpočtovým zariadením, je použitie logiky. V roku 1903 Nikola Tesla patentoval elektrické obvody známe ako brány a spínače. Pomocou týchto obvodov by ste mohli zostaviť zariadenia, ktoré vykonávajú logické operácie, kde by ste mohli nechať stroj konať za určitých podmienok. 

V polovici až koncom štyridsiatych rokov 20. storočia William Shockley , John Bardeen a Walter Brattain vynašli a patentovali zariadenie nazývané tranzistor, keď pracovali v Bell Laboratories . Tranzistor je základným stavebným kameňom CPU . Tranzistory sú relatívne malé počítačové komponenty. Tranzistor je taký dôležitý vynález, že traja vynálezcovia zaň dostali Nobelovu cenu^{(Nobel Prize)} .

Koncom 50-tych rokov 20. storočia Robert Noyce a Jack Kilby urobili^{(Jack Kilby)} ešte jeden obrovský krok ďalej a vytvorili prvý funkčný integrovaný obvod^{(integrated circuit)} . Integrovaný obvod je súbor elektronických obvodov integrovaných do jedného kusu polovodičového materiálu. Vo väčšine prípadov je týmto materiálom kremík. Toto ľudia myslia, keď hovoria „mikročip“. 

CPU pozostáva z jedného alebo viacerých mikročipov. Ide o dôležitý vynález, pretože do jedného CPU je možné vtesnať miliardy tranzistorov . To vytvára neuveriteľne výkonné matematické motory.

Pomocou vynálezov logických brán, tranzistorov a integrovaných obvodov sa celý svet zmenil. Mikročipy sú dnes vo všetkom, nielen vo vašom počítači. A CPU^(CPUs) sú najpokročilejšie univerzálne mikročipy, aké môžeme vyrobiť.

Ako fungujú procesory?^{(How Do CPUs Work?)}

Celý princíp CPU je založený na binárnom kóde^{(binary code)} . Ľudské bytosti majú tendenciu reprezentovať čísla pomocou systému nazývaného základ 10^{(base 10)} alebo desiatkovej sústavy. Hodnoty miesta každej číslice v čísle sa zvyšujú desaťnásobne. Takže „111“ obsahuje sto, desať a jeden.

Počítače a ich CPU^(CPUs) vôbec nedokážu pochopiť základ 10. Tranzistory fungujú na princípe zapnutia alebo vypnutia. Čo znamená, že logické brány, ktoré z nich postavíte, môžu fungovať len s týmito dvoma stavmi. To je dôvod, prečo v podstate CPU^(CPUs) bežia na binárnom kóde^{(binary code)} . Tento číselný systém má rôzne hodnoty miest. Namiesto toho, ak 1, 10, 100, 1000 a tak ďalej, hodnoty miesta sú 1,2,4,8,16,32,64,128 atď. 

Takže v binárnom čísle „111“ by bolo 7 v desiatkových číslach, pretože sčítate 1, 2 a 4 spolu. Ak je niektoré z čísel nula, jednoducho ho preskočíte a pridáte hodnotu miesta ďalšej 1. Takto môžete vyjadriť ľubovoľnú desatinnú hodnotu. Len^(Just) si všimnite, že binárne čísla sa často čítajú sprava doľava, takže hodnota miesta „1“ by bola úplne vpravo.

Dajme si to do tabuľky, aby to bolo krištáľovo jasné:

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

Vidíte, prečo sa to pripočítava k číslu 7 v desiatkovej sústave? Urobme číslo 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

Takže 111 je „7“, ale „11101“ je 23, pretože hodnota na piatom mieste v binárnom kóde je 16. Celkom^(Pretty) skvelé, však? Týmto spôsobom môžete vyjadriť akékoľvek možné číslo, ktoré sa dá zapísať v desiatkovej sústave. Čo znamená, že počítače postavené z tranzistorov môžu pracovať aj s ľubovoľnými číslami.

Ako sa vyrábajú CPU?

Výrobný proces moderných CPU^(CPUs) je tiež, ako by ste očakávali, dosť zložitý. Základný proces zahŕňa pestovanie veľkých valcov z kremíkového kryštálu. Jeho polovodičové vlastnosti ho predurčujú na zostavenie binárneho integrovaného obvodu.

Tieto veľké kryštály sú nakrájané na tenké plátky. Oblátky sú potom „dopované“ ďalšou chemikáliou, aby sa doladili jej vlastnosti. Obvod v nanoúrovni sa potom vyleptá do povrchu plátku pomocou svetla pomocou procesu známeho ako fotolitografia^{(photolithography)} .

Dizajn a výkon CPU

CPU^(CPUs) nie sú všetky rovnaké. Prvý správny predok moderného CPU , Intel 8086 , mal vo svojom integrovanom obvode asi 29 000 tranzistorov. Dnes má procesor ako Intel i99900K len niečo vyše 1,7 miliardy^(billion) tranzistorov. Čím hustejšie sú logické obvody CPU , tým zložitejší a vyšší počet inštrukcií môže vykonať za cyklus hodín. 

Počkať^(Hang) , „cyklus hodín“? Áno, to je ďalšia hlavná zložka výkonu CPU . CPU beží na určitej frekvencii, s každým impulzom hodín CPU sa vykonáva cyklus výpočtov. Ak vezmete rovnaký procesor^(CPU) a zdvojnásobíte jeho rýchlosť hodín, potom (teoreticky) by mal fungovať dvakrát rýchlejšie. 

Intel 8086 z roku 1978 bežal na 5 MHz, keď bol uvedený na trh. To je päť miliónov hodinových cyklov za sekundu. Intel i9-9900K ? Začína sa na 3,6 GHz . ^{(starts )}Teda 3 600 ^{(Ghz.That 3600)} MHz , s možnosťou zvýšiť rýchlosť až na 5 000 MHz , ak je to možné.

Ak chcete pridať ďalšiu vrásku výkonu CPU , moderné CPU^(CPUs) v skutočnosti obsahujú viacero „jadier“. Každé jadro je vlastne samostatným CPU . V dnešnej dobe je typické mať aspoň štyri takéto jadrá, no v poslednej dobe je štandardom, že bežné počítače majú šesť alebo osem jadier. Profesionálne počítače vyššej kategórie môžu mať približne 100 jadier CPU . 

Mať viacero jadier znamená, že CPU môže vykonávať viacero sád inštrukcií paralelne. To znamená, že naše počítače dokážu bez problémov robiť veľa vecí naraz. Niektoré CPU^(CPUs) majú „viacvláknové“ jadrá. Každé z týchto jadier dokáže zvládnuť dve samostatné úlohy. V procesoroch Intel^{(Intel CPUs)} je to označené ako „ hyperthreading “.

Celkový výkon CPU teda závisí od kombinácie:

• Je to celkový počet tranzistorov a ako pokročilý je dizajn jeho logických obvodov
• Frekvencia hodín^{(clock frequency)}
• Počet jadier^{(number of cores)}
• Počet vlákien

Je toho, samozrejme, viac ako tieto štyri hlavné body. Toto sú však štyri hlavné faktory, podľa ktorých má CPU fungovať dobre.

Úloha CPU vo vašom počítači ^{(Your Computer)}_^(Role)

Posledná vec, ktorú musíme pokryť, je to, akú úlohu hrá CPU vo vašom počítači. Koniec koncov, nie je to jediný mikročip s integrovaným obvodom vo vašom počítači. Napríklad GPU^(GPUs) (jednotky na spracovanie grafiky) majú často ešte vyššiu hustotu tranzistorov ako CPU .

Potrebujú vlastné chladenie a napájanie, ako aj pamäť. Je to ako malý počítač navyše! To isté možno povedať o čipoch, ktoré riadia váš zvuk, prevádzku USB a pevného disku. Prečo je teda CPU špeciálny? Toto sú hlavné dôvody:

• Dokáže spracovať AKÚKOĽVEK^(ANY) inštrukciu, GPU vykonáva iba určité typy spracovania
• Spája všetky ostatné komponenty dohromady, posúva a ťahá údaje, aby váš počítač fungoval
• Procesor je do určitej miery zapojený do všetkej práce, o ktorú je počítač požiadaný^(CPU)

Stručne povedané, CPU je najdôležitejšou zložkou výkonu vo vašom počítači na všeobecné účely. Neber^(Don) to ako samozrejmosť!

What Is a CPU & What Does It Do?

What is a CPU? Τhe CPU оr 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

• Prečo Ntoskrnl.Exe spôsobuje vysoký CPU a ako to opraviť

• Prečo Wsappx spôsobuje vysoké využitie CPU a ako to opraviť

• Ako opraviť vysoké využitie procesora audiodg.exe v systéme Windows 11/10

• Prečo Dwm.exe spôsobuje vysoké využitie CPU a ako to opraviť

• SD karta sa nedá prečítať? Tu je návod, ako to opraviť

• Čo robiť, ak nemáte prístup k svojmu účtu Google

• Tlačidlo Print Screen nefunguje v systéme Windows 10? Ako to opraviť

• Mapy Google nefungujú: 7 spôsobov, ako to opraviť

• OPRAVA: Nesystémový disk alebo chyba disku v systéme Windows

• Ako opraviť kód chyby GeForce Experience 0x0003

• Čo je to DirectX a prečo je to dôležité?

• Porty USB 3.0 nefungujú? Tu je návod, ako ich opraviť

• Čo robiť, keď váš druhý monitor nie je rozpoznaný

• 10 nápadov na riešenie problémov, keď váš Amazon Fire Stick nefunguje

• Ako opraviť, že sa tablet Amazon Fire nenabíja

• Ako opraviť chybu „Server RPC je nedostupný“ v systéme Windows

• Ako opraviť chybu „Ochrana prostriedkov systému Windows nedokázala vykonať požadovanú operáciu“.

• Ako opraviť zvuk, ktorý nefunguje na vašom notebooku

• Ako vyriešiť problémy s oneskorením Google Stadia

• Čo robiť, ak ste zabudli svoje heslo alebo e-mail Snapchat