Mindegyik részegységet – legyen az videokártya, rendszersín stb. – saját processzor vagy processzorok vezérlik. Ezek közül a legfontosabb a központi feldolgozó egység. A CPU-architektúra alapján épül fel az alaplap-architektúra és kerül megtervezésre maga a számítógép-architektúra és -konstrukció. Minden processzor egy adott számú tárolóegységet (regisztert), aritmetikai-logikai egységet (ALU) és vezérlőegységet (CU) tartalmaz. A regiszterek a programállapot, a memóriacímek, az adatcímek ideiglenes tárolását végzik a központi feldolgozó egységben. A regiszterek többnyire néhány bájt kapacitású tárolók. Ennek megfelelően a regiszterek többfélék lehetnek: programszámláló regiszter, utasítás regiszter, memóriacím regiszter, memóriaadat regiszter és állapotregiszter. A processzorban az ALU hajtja végre a matematikai számításokat és a logikai műveleteket. A vezérlőegység lehívja, értelmezi és végrehajtja a regiszter által tárolt utasításokat, vezérli a számítógép többi egységének működését.
generáció: VLSI (very large scale integration) (1980-). Néhány millió elem egy lapkán (chipen). Személyi számítógépek - INTEL 8080, hajlékony lemez - kit, CP/M; Commodore, Apple, Spectrum-80. IBM PC -klónok. MS-DOS - Microsoft. BCD ábrázolás: Némely számítógépet, mint például az IBM-nagygépeket, úgy reklámozzák, hogy a bináris aritmetika mellett decimálist is tudnak. A négy bit 16 kombinációt ad, a számjegyekhez 0-tól 9-ig elég 10 kombináció, a maradék 6 kihasználatlan.
Egész ALU 1. Egész ALU 2. Lebegıpontos/grafikus ALU 1. Lebegıpontos/grafikus ALU 2. Elágazási csıvezeték 6. Betöltı, tároló és speciális mőveletek. A J (Instruction stage grouping, utasításkiosztó) kiveszi az utasításokat az utasítássorból, és elıkészíti a végrehajtó egységek számára. Az R szakasz kikeresi az egész utasításokhoz szükséges regisztereket és továbbítja a lebegıpontos regiszter kéréseket a lebegıpontos regisztergyőjtınek. Az E (Execution, végrehajtó) szakasz az, ahol az egész utasítások ténylegesen végre hajtódnak. A C (Cache, gyorsítótár) szakaszban zárul le az L1 gyorsítótár elérése. Az M (Miss, hiány) szakasz kezdi meg azoknak az adatoknak a megkeresését, amelyekre szükség van, de nincs L1 gyorsítótárban. A W (Write, író) szakaszban a speciális egység eredményei bekerülnek a regisztergyőjtıbe. A T (Trap, csapda) szakasz észleli az 52 Számítógép arhitektúrák Otártics Norbert 2008/2009 egész lebegıpontos csapdákat. A D szakasz véglegesíti az egész és lebegıpontos regisztereket a megfelelı arhitekturális regisztergyőjtıkben.
Ugyanezt az elvet használják a RAM esetében is, azonban a RAM az olyan bináris címekre kell, hogy válaszoljon, amelyek 1000 0xxx xxxx xxxx alakúak binárisan, ezért még egy inverterre is szükség van. A PIO címdekódolás kissé bonyolultabb. A PIO-t akkor kell használni, ha a cím 1111 1111 1111 11xx alakú. Ha azonban a számítógép csak a központi egységet, két memórialapkát, és a PIO-t használja, akkor nagy mértékben egyszerősíthetı a címdekódolás feladata, mivel csak és kizárólag az EPROM címeinek esetében fordul elı az, hogy a legfelsı címvezeték az 0. A RAM kiválasztása történhet az alapján, hogy csak az 10xx xxxx xxxx xxxx alakú érvényes címek lehetnek a RAM-ban, ezért a kiválasztás céljára elegendı a felsı 2 bit. Minden cím, ami 11-gyel kezdıdik az a PIO címe lesz. A részleges címdekódolás esetében nem teljes címeket használunk fel a dekódolásra. Megvan az a tulajdonsága, hogy ha olvasunk a 0001 0000 0000 0000, 0001 1000 0000 0000 vagy a 0010 0000 0000 0000 címekrıl, ugyanazt az eredményt kapjuk.
Lokális változók mezıje: Egy metódus minden hívásakor egy terület foglalódik le, hogy a hívás ideje alatt a változók itt tárolódjanak. Ezt a lokális változók mezıjének nevezzük. Ennek a területnek az elején vannak a paraméterek, amelyekkel metódust hívhatunk. Operandusverem: A verem mezı garantáltan nem halad meg egy bizonyos méretet, amit a Java-fordítóprogram elıre kiszámol. Az operandusverem helye közvetlenül a lokális változók mezıje fölött van lefoglalva. Mindenesetre van egy SP implicit regiszter, amely tartalmazza a verem legfelsı szavának címét. Metódus mezı: Végül a memóriának van egy olyan része, amely a programot tartalmazza, "szöveg" területként hivatkozhatunk rá UNIX processzusban. Van egy implicit regiszter, amely tartalmazza annak az utasításának a címét, amelyet következıként be kell tölteni. Ez a mutató az utasításszámláló vagy PC. Minden mikroutasításhoz három oszlop van megadva: a szimbolikus név, a hozzá tartozó mikrokód és a megjegyzés. A legtöbb regisztere számára a nevek kiválasztása nyilvánvalóvá Címke Mőveletek Megjegyzések Main1 MBR-ben a mőleleti kód; veszi a következı bájtot, elágazás.
Feladata az, hogy a központi memóriában tárolt programokat végrehajtsa úgy, hogy a programok utasításait egymás után beolvassa, értelmezi és végrehajtja. Az egyes részegységeket egy sín (bus) köti össze, amely címek, adatok és vezérlıjelek továbbítására szolgáló párhuzamos vezetékköteg. A CPU több különálló részegységbıl áll. A vezérlıegység feladata az utasítások beolvasása a központi memóriából és az utasítások típusának megállapítása. Az aritmetikai-logikai egység a program utasításainak végrehajtásához szükséges mőveleteket végez, mint például az összeadás vagy a logikai ÉS. A CPU egy kismérető, gyors memóriát is tartalmaz, amelyben részeredményeket és bizonyos vezérlıinformációkat tárol. Ez a memória több regiszterbıl áll, mindegyiknek meghatározott mérete és funkciója van. A regisztereket nagy sebességgel lehet olvasni és írni, mivel a CPU-n belül vannak. A legfontosabb regiszter az utasítás- vagy programszámláló (Program Counter, PC), amely a következı végrehajtandó utasítás címét tartalmazza.
Egy a lényeg, az MPC addig nem töltıdik be, amíg azok a regiszterek készen nincsenek, amelyektıl függ (MBR, N és Z). Ahogy az órajel lefut, az MPC megcímezheti a vezérlıtárat, és egy új ciklus kezdıdhet. Adatút ciklusa: Minden órajel ciklus kezdetén (az óra lefutó éle) a MIR feltöltıdik az MPC által mutatott vezérlıtárbeli szóval. A MIR feltöltési idejét az ∆w jelöli. Ha valaki részciklusokban gondolkodik, a MIR az elsı részciklusban feltöltıdik. Mihelyt a mikroutasítás bekerül a MIR-be, különbözı jelek futnak az adatútra. Egy regiszter kikerül a B sínre, az ALU megtudja, melyik a végrehajtandó mővelet, és sok tevékenység zajlik arrafelé. Ez a második részciklus. Az óra kezdetétıl ∆w + ∆x idı után az ALU bemeneti stabilak lesznek. Egy másik ∆y-nál késıbb minden megállapodik, és az ALU, N, Z és a léptetı kimenete stabil lesz. Az N és Z értékek ekkor eltárolódnak két 1 bites flipflopban. Ezek a bitek az óra emelkedı élére tárolódnak, melyek a C sínrıl és a memóriából töltıdnek fel. Az ALU kimenete nem tárolódik, hanem azonnal a léptetıbe töltıdik.