Немного из истории: изначально ЦПУ называли отдельные вычислительные устройства, однако во время разработки компьютера были перенесены в него, так как имели требуемые функции. Первые компьютерные процессоры не были "заточены" под socket'ы (гнезда для процессора) и зачастую были уникальны. Само собой это было неудобно и уже вскоре их "подогнали" под общий стандарт.
Любой процессор основан на принципе циклического процесса обработки данных.
Цикл:
1) Процессор выставляет число, соответствующее поступившей команде (это число находится в регистре счетчика команд) на специальную шину данных, после чего отдает оперативной памяти команду на чтение информации. (Поступает команда>ей присваивается номер>номер записывается на шину>оперативной памяти отправляется команда на чтение номера)
2) Оперативная память считывает данные, которые находятся по представленному процессором адресу, записывает их на шину данных и сообщает о готовности. (Оперативная память считывает номер>считывает данные, которые соответствуют этому номеру>записывает данные на шину>сообщает о готовности)
3) Процессор считывает информацию с шины данных и, интерпретируя её как команду, выполняет её. (Процессор считывает данные>выполняет команду)
4) Если считанная команда не является ссылкой на предыдущую, уже сделанную команду, процессор увеличивает на единицу значения счетчика команд и тем самым готовится к проведению цикла заново. (Увеличивает значение счетчика команд>готов к новому циклу)
Совокупность множества таких циклов, во время выполнения которых процессор выполняет команды, называется программой и является алгоритмом работы процессора.
Существует несколько структур процессора.
С целью ускорения работы процессора была введена конвейерная архитектура. Она заключается в том, что существует 4 "выполняемых ячейки". Одна ячейка делает первый пункт цикла. Затем передает этот цикл второй ячейке и снова начинает выполнять первый пункт цикла. Вторая в это время передает цикл третьей и забирает цикл у первой. И так, постепенно, цикл проходит по всем ячейкам. Эта система позволила ускорить работу процессора в четыре раза.
Суперскалярная структура процессора подразумевает проведение нескольких операций за один пункт цикла за счет увеличения количества исполняемых компонентов. Проще всего объяснить это тем, что увеличение количества ядер процессора является потомком суперскалярной структуры.
SISC-процессоры. Их вычисления ускорены за счет более сложной структуры команд (Например, чтобы добраться до команды "открыть файл" проходит цепочка типа "действия>файл>выполнить"). Такие сложные команды разбиваются на более простые, читаемые RISC-ядром.
RISC-архитектура. Работа только с наиболее простыми командами, длина которых не должна превышать определенное количество символов.
MISC-процессоры. При такой архитектуре простые команды разбиваются на десятки ещё более простых (обычно 20-30).
VLIW-процессоры. Противоположность MISC-архитектуре. Работает с максимально длинными командами. Иногда за счет этого достигается большая скорость, чем у других архитектур.
Вот список архитектур процессора, основанных на цикле фон Неймана.
Само собой, существуют другие процессоры, однако они используются в суперкомпьютерах. Но ведь сейчас речь и идет о персональных "друзьях".
