יחידת הבקרה - Control Unit

מבנה מופשט של יע"מ

יחידת הבקרה מכוונת ושולטת על כל פעולות ההתקנים הפנימיים והחיצוניים, עבור כל פקודה היא:

1)        מתרגמת את הפקודות המגיעות אל המחשב.

2)        קובעת איזה מידע (אם בכלל) דרוש עבורם.

3)        קובעת איפה מאוחסן המידע.

4)        קובעת איפה לאחסן את תוצאת הפעולה.

בסיום הקביעות הללו, יחידת הבקרה שולחת אותות בקרה לכל ההתקנים שצריכים להיות מעורבים בבצוע הפקודה. לדוגמה:

פעולת יחידת הבקרה

מעבד מתמטי (Math Coprocessor)

על מנת לשפר את ביצועי היע"מ פותחו מעבדים אשר המומחיות שלהם היא פעולות חשבוניות. את הפעולות החישוביות שעל היע"מ לבצע הוא יכול להעביר אל המעבד המתמטי וכך לשפר את זמן הביצוע של הפעולות. בעבר הרחוק (בעיקר בתקופת מעבדי 386 ועד להופעת 80486) ניתן היה להוסיף ללוח-אם את המעבד המתמטי שנקרא 387, בנוסף ליע"מ.

 כיום המעבד המתמטי הוא חלק בתוך היע"מ והוא נקרא מעבד נקודה צפה (Floating Point Processor).

יחידה אריתמטית לוגית ALU (Arithmetic Logic Unit)

זהו החלק בו מתבצעים החישובים עצמם. הוא מורכב ממעגלי חומרה המסוגלים לבצע פעולות אריתמטיות, כגון: חיבור, חיסור, כפל, חילוק וכו'. ALU מבצע את הפקודות הללו על משתנים זמניים המאוחסנים בתוך היע"מ ונקראים אוגרים.

 אוגרים (Registers)

האוגרים הם קבוצה של תאים המשמשים לאחסון הנתונים לפעולות המידיות המתבצעות ביע"מ. חלק מהאוגרים הם אוגרים כללים וחלק שמור למשימות מיוחדות. האוגרים הם הזיכרון המהיר ביותר והם חלק משבב היע"מ.

 יחידת השעון (Clock Unit)

כל הפעולות במחשב מורכבות למעשה מאלפי צעדים בודדים המרכיבים אותם. צעדים אלו חייבים להיות מתואמים ומתוזמנים בקבועי זמן ידועים מראש. קבועי הזמן האלו (קצב שעון) מיוצרים על ידי יחידת שעון. כל פעולה בתוך היע"מ מתרחשת במחזור שעון.

ביצוע חלק מהפעולות (הרוב המכריע) דורש יותר ממחזור שעון יחיד. ברור שככל שתדר השעון (תכיפות המחזורים) גדולה יותר, היע"מ מהיר יותר וביצועיו טובים יותר.

קצב השעון נמדד ביחידות של: MHz , GHz:

MHz – מיליון מחזורים בשניה.

GHz – מיליארד מחזורים בשניה.

לדוגמה:

מחשב 8088 (שהיה ידוע כ-XT) עבד במהירות 4.77MHz ואז עלה למהירות 8MHz.

מחשב 8086 (שהיה ידוע כ-AT) עבד במהירות 16MHz ואז עלה למהירות 20MHz.

מחשב 80386 (שהיה ידוע כ-386) עבד במהירות 16MHz ואז עלה למהירות 20MHz (ובגרסתו החזקה DX2 עלה למהירות 20MHz).

מחשב 80486 (שהיה ידוע כ-486) עבד במהירות 16MHz ואז עלה למהירות 33MHz (ובגרסתו החזקה DX2 עלה למהירות  66MHz, ובגרסת DX4 ל-100MHz).

מחשב 80586 (שהיה ידוע כ-Pentium) עבד במהירות 60MHz, אח"כ 75MHz ו-90MHz, ואז עלתה המהירות ל-100MHz  וכך בקפיצות:

120, 133, 150, 166 ולבסוף 200MHz.

Pentium II עבד במהירויות 200, 233, 266, 300, 333,  400 ולבסוף 450MHz.

Pentium 3 עבד במהירויות 450, 500, 550, 600, 660, 700, 750, 800, 866, 900 ולבסוף 1000MHz (כלומר 1GHz).

Pentium 4 עובד במהירויות של 1.1GHz ועד 3GHz (כיום).

הערה: למתחרי Intel (יצרנית המעבדים המוזכרים לעיל קיימות מתחרות בדמות IBM שהיא Cyrix ובדמות AMD) ומעבדיהן עובדים במהירויות שאינן זהות בהכרח למהירויות המוזכרות כאן.