Centrinis procesorius

Procesorius – loginis įtaisas, apdirbantis duomenų srautą. Procesoriaus sąvoka yra bendrinė, reiškianti gana abstrakčią informacinių sistemų rūšį, atliekančią manipuliacijas su duomenimis, tačiau dažniau naudojama, kalbant apie skaičiavimams skirtus procesorius, realizuotus, kaip aparatiniai (apčiuopiami) įrenginiai (dažniausiai – mikroprocesoriai) ar (rečiau) programas, sugebančias vykdyti tam tikras komandų sekas.

Aparatinės realizacijos

Procesoriai (įrenginiai) būna skaitmeniniai (labiausiai paplitę) ir analoginiai (naudojami tada, kai būtinas itin didelis skaičiavimų greitis, bet tikslumas – ne toks svarbus).

Skaitmeniniai procesoriai

Šis aštuonių bitų procesorius turėjo 16 bitų adresus ir (be įvairių pagalbinių gudrybių) galėjo pasiekti 65536 baitus atminties ir 256 įvedimo/išvedimo įrenginius. Tarybų Sąjungoje buvo gaminamas jo analogas K580ИK80, su kuriuo daugelis mėgėjų (taip pat ir lietuvių) savo rankomis yra surinkę paprastus kompiuterius.
Skaitmeniniai procesoriai susideda iš loginės aritmetikos įrenginio, atliekančio skaičiavimus bei registrų. Kaip papildomos schemos, pagreitinančios skaičiavimus, naudojami konvejeriai, kešavimo įrenginiai ir pan. Atskirą dalį sudaro priemonės ryšiui su kitais įrenginiais, visų pirma, atmintimi – atminties magistralė (šyna), bei (kartais) – portai. Procesoriai būna skirstomi pagal adresų erdvę (komandos kartu su duomenimis, ar atskirai), pagrindinį adresacijos metodą (stekinė architektūra, adresuojama atmintis ir pan.).

Procesorius gali turėti daug įvairių komandų (CISC) arba mažiau bet greitesniam vykdymui optimizuotų komandų (RISC). Galimi įvairūs specializuoti procesoriai (signalo keitimo, vaizdo plokštės ir pan.) Pagrindiniai procesoriaus našumo rodikliai yra apdirbamų skaičių dydis (bitais), taktinis dažnis bei atminties darbo greitis. 2011 metais daugumoje darbo stočių, serverių buvo naudojami 64 bitų procesoriai. Yra procesorių, galinčių atlikti operacijas su 128 ar net 256 bitų skaičiais.

Skaitmeninio procesoriaus programa

Šiuolaikinio procesoriaus programos saugojimas paprastai nesiskiria nuo jo duomenų saugojimo. Programa įsimenama kaip greta esančių (gretimus adresus turinčių) baitų seka. Procesorius pažingsniui skaito ir vykdo vieną ar keletą baitų užimančias komandas. Paprastai įvykdžius komandą, toliau vykdoma kita, po jos sekanti komanda. Tačiau būna komandų kurios šį sekančios vykdomos komandos adresą pakeičia. Tokių komandų reikia ciklams, paprogramėms, pertraukimams ir šiaip valdymo perdavimui realizuoti.

CISC procesoriai

CISC procesoriai turi gana sudėtingą komandų rinkinį, yra orientuoti į efektyvesnį atminties panaudojimą, patogesnį programavimą. Tipiškuose CISC procesoriuose būna dešimtys ar net šimtai skirtingų komandų, daugelis komandų būna sudėtingos, atitinkančios ilgą seką aritmetinių veiksmų (pvz., šaknies traukimo ar kėlimo laipsniu komandos). Tipiškos CISC architektūros – i386, VAX, Elbrus.

RISC procesoriai

RISC procesoriai yra optimizuoti dideliam našumui, jų komandų rinkinys būna labai mažas (kai kada – mažiau, nei 10 komandų). Tipiškos RISC architektūros – Sparc, Alpha. Kai kurie RISC vadinami procesoriai turi gana didelį komandų skaičių, kelis adresacijos metodus, todėl laikytini tarpiniais tarp RISC ir CISC (pvz., PowerPC procesoriai). Siekiant padidinti įprastų CISC procesorių našumą, jie dažnai turi RISC branduolį, kuris vykdo mikroprogramas, emuliuojančias CISC procesoriaus darbą.

Aušinimo problema

Dėl didelio veikimo greičio šiuolaikiniai procesoriai neretai yra nemažai energijos suvartojantys ir daug šilumos išskiriantys įtaisai. Jų radiatorių ir kitokių aušinimo sistemų kūrimas bei gamyba – sparčiai besivystančios technologijos kryptys. Specialiai kurtos daug energijos nevartoti serijos paprastai būna lėtesnės. Entuziastai padidina procesoriaus darbo greitį net iki trijų kartų, tačiau tuomet jis dirbdamas išskiria daugiau šilumos nei spėja atiduoti per įprastinį radiatorių. Tokiems rekordams pasiekti vietoj orinio radiatoriaus naudojamas vandens ar net skysto azoto aušinimas.