Wat is een CPU? De CPU of Central Processing Unit is het rekenbrein van een computer. Alles wat een computer doet, van het spelen van videogames tot het helpen schrijven van een essay, wordt opgesplitst in een reeks wiskundige instructies. De CPU neemt die instructies en voert ze uit. 

De details van hoe het dit doet, is natuurlijk veel^{(much )} gecompliceerder dan die simpele uitleg. Het belangrijkste dat u moet weten, is dat de CPU de belangrijkste wiskundige motor van een computer is.

De (extreem) korte geschiedenis van CPU's^{(The (Extremely) Short History Of CPUs)}

De geschiedenis van computers is lang en complex. Het gaat ook verder terug in de geschiedenis dan digitale technologie, elektronica of zelfs elektriciteit. Een telraam is een soort processor. Dat geldt ook voor mechanische rekenmachines. Het grote verschil is dat deze machines maar één of enkele wiskundige taken kunnen uitvoeren. Het zijn geen processors voor algemene doeleinden^{(general purpose)} , waar de moderne CPU een voorbeeld van is.

Wat een CPU tot een rekenapparaat voor algemeen gebruik maakt, is het gebruik van logica. In 1903 patenteerde Nikola Tesla elektrische circuits die bekend staan ​​als poorten en schakelaars. Met behulp van deze circuits zou je apparaten kunnen bouwen die logische bewerkingen uitvoeren, waarbij je de machine onder bepaalde voorwaarden kunt laten werken. 

In het midden tot de late jaren 1940 vonden en patenteerden William Shockley , John Bardeen en Walter Brattain een apparaat genaamd een transistor, terwijl ze werkten bij ^{(Walter Brattain)}Bell Laboratories . De transistor is de basisbouwsteen van een CPU . Transistoren zijn relatief kleine computercomponenten. De transistor is zo'n belangrijke uitvinding dat de drie uitvinders er een Nobelprijs^{(Nobel Prize)} voor kregen.

Aan het eind van de jaren vijftig gingen Robert Noyce en Jack Kilby nog een grote stap verder en creëerden ze de eerste werkende geïntegreerde schakeling^{(integrated circuit)} . Een geïntegreerde schakeling is een reeks elektronische schakelingen die in een enkel stuk halfgeleidermateriaal zijn geïntegreerd. In de meeste gevallen is dat materiaal silicium. Dit is wat mensen bedoelen als ze 'microchip' zeggen. 

Een CPU bestaat uit een of meer microchips. Dit is een belangrijke uitvinding omdat miljarden transistors in een enkele CPU^(CPU) kunnen worden verpakt . Dit creëert ongelooflijk krachtige wiskundige motoren.

Met behulp van de uitvindingen van logische poorten, transistors en geïntegreerde schakelingen is de hele wereld veranderd. Microchips zitten tegenwoordig in alles, niet alleen in uw computer. En CPU's zijn de meest geavanceerde microchips voor algemeen gebruik die we kunnen maken.

Hoe werken CPU's?^{(How Do CPUs Work?)}

Het hele principe van een CPU is gebaseerd op binaire code^{(binary code)} . Mensen hebben de neiging om getallen weer te geven met behulp van een systeem dat base 10 of het decimale systeem wordt genoemd. De plaatswaarden van elk cijfer in een getal gaan met een factor tien omhoog. Dus "111" bevat honderd, tien en één.

Computers en hun CPU's kunnen base 10 helemaal niet begrijpen. Transistors werken volgens het principe dat ze aan of uit zijn. Wat betekent dat de logische poorten die je ervan bouwt ook alleen met deze twee toestanden kunnen werken. Dit is de reden waarom CPU's^(CPUs) in wezen op binaire code^{(binary code)} draaien . Dit getallenstelsel heeft verschillende plaatswaarden. In plaats daarvan, als 1, 10, 100, 1000 enzovoort, zijn de plaatswaarden 1,2,4,8,16,32,64.128 enzovoort. 

Dus in binair getal "111" zou 7 in decimale getallen zijn, omdat je 1,2 en 4 bij elkaar optelt. Als een van de getallen een nul is, sla je deze over en voeg je de plaatswaarde van de volgende 1 toe. Op deze manier kun je elke decimale waarde uitdrukken. Houd^(Just) er rekening mee dat binaire getallen vaak van rechts naar links worden gelezen, dus de plaatswaarde "1" zou helemaal rechts staan.

Laten we het in een tabel zetten om het glashelder te maken:

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

Kun je zien waarom het optelt tot het getal 7 in decimaal? Laten we het getal 23 doen:

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

Dus 111 is "7", maar "11101" is 23 omdat de vijfde plaats in binair 16 is. Best^(Pretty) cool, toch? U kunt op deze manier elk mogelijk getal uitdrukken dat in decimalen kan worden geschreven. Wat betekent dat computers die zijn gebouwd met transistors ook met alle getallen kunnen werken.

Hoe worden CPU's gemaakt?

Het productieproces van moderne CPU's is ook, zoals je zou verwachten, behoorlijk complex. Het basisproces omvat het kweken van grote cilinders van siliciumkristal. Zijn halfgeleidereigenschappen maken het ideaal voor het bouwen van een binaire geïntegreerde schakeling.

Deze grote kristallen worden in dunne wafels gesneden. De wafels worden vervolgens "gedoteerd" met een andere chemische stof om de eigenschappen ervan te verfijnen. De schakelingen op nanoschaal worden vervolgens in het wafeloppervlak geëtst met behulp van licht met behulp van een proces dat bekend staat als fotolithografie^{(photolithography)} .

CPU-ontwerp en prestaties

CPU's zijn niet allemaal gelijk gemaakt. De eerste echte voorouder van de moderne CPU , de Intel 8086 , had ongeveer 29.000 transistors in zijn geïntegreerde schakeling. Tegenwoordig heeft een processor als de Intel i99900K iets meer dan 1,7 miljard^(billion) transistors. Hoe dichter de logische circuits van een CPU , hoe complexer en hoe hoger het aantal instructies dat het per klokcyclus kan uitvoeren. 

Wacht even^(Hang) , "klokcyclus"? Ja, dat is het andere belangrijke onderdeel van de CPU- prestaties. Een CPU draait op een bepaalde frequentie, met elke puls van de CPU- klok wordt een cyclus van berekeningen uitgevoerd. Als je dezelfde CPU neemt en de kloksnelheid verdubbelt, zou hij (in theorie) twee keer zo snel moeten presteren. 

Die Intel 8086 uit 1978 draaide op 5Mhz toen hij werd gelanceerd. Dat zijn vijf miljoen klokcycli per seconde. De Intel i9-9900K? Het begint^{(starts )} bij 3,6 Ghz. Die 3600 ^{(Ghz.That 3600)} Mhz , met de optie om dingen indien mogelijk op te voeren tot 5000 Mhz .

Om nog een rimpeltje aan de CPU- prestaties toe te voegen, bevatten moderne CPU's eigenlijk meerdere "kernen". Elke kern is eigenlijk een onafhankelijke CPU zelf. Tegenwoordig is het gebruikelijk om minstens vier van dergelijke kernen te hebben, maar de laatste tijd is het de norm dat reguliere computers zes of acht kernen hebben. High-end professionele computers hebben mogelijk in de buurt van 100 CPU- kernen. 

Het hebben van meerdere kernen betekent dat de CPU meerdere sets instructies parallel kan uitvoeren. Dat betekent dat onze computers probleemloos veel dingen tegelijk kunnen doen. Sommige CPU's hebben "multithreaded" kernen. Deze kernen kunnen zelf elk twee afzonderlijke taken aan. In Intel-CPU's wordt dit gebrandmerkt als " hyperthreading ".

Dus de totale prestatie van een CPU komt neer op een combinatie van:

• Het is het totale aantal transistors en hoe geavanceerd het ontwerp van de logische circuits is
• De klokfrequentie:^{(clock frequency)}
• Het aantal kernen^{(number of cores)}
• Het aantal draden

Er is natuurlijk meer aan de hand dan deze vier hoofdpunten. Dit zijn echter de vier belangrijkste overwegingen om een ​​CPU goed te laten presteren.

De rol^(Role) van de CPU in uw computer^{(Your Computer)}

Het laatste dat we moeten bespreken, is welke taak de CPU op uw computer speelt. Het is tenslotte niet de enige microchip met geïntegreerde schakelingen in uw computer. GPU's (grafische verwerkingseenheden) zijn bijvoorbeeld vaak nog meer transistordicht dan een CPU .

Ze hebben hun eigen koeling en stroomvoorziening nodig, evenals geheugen. Het is als een kleine extra computer! Hetzelfde kan gezegd worden van de chips die je geluid, USB en harde schijfverkeer regelen. Dus waarom is de CPU speciaal? Dit zijn de belangrijkste redenen:

• Het kan ELKE^(ANY) instructie verwerken, een GPU doet alleen bepaalde soorten verwerking
• Het verbindt alle andere componenten met elkaar, duwt en trekt gegevens om uw computer te laten werken
• De CPU is tot op zekere hoogte betrokken bij al het werk dat de computer moet doen

Kortom, de CPU is de belangrijkste prestatiecomponent voor algemene doeleinden in uw computer. Neem^(Don) het niet als vanzelfsprekend aan!

What Is a CPU & What Does It Do?

What is a CPU? The CPU or 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

• Waarom Ntoskrnl.Exe een hoge CPU veroorzaakt en hoe dit te verhelpen?

• Waarom Wsappx een hoog CPU-gebruik veroorzaakt en hoe dit te verhelpen?

• Hoe audiodg.exe hoog CPU-gebruik op Windows 11/10 te repareren

• Waarom Dwm.exe een hoog CPU-gebruik veroorzaakt en hoe dit te verhelpen?

• SD-kaart kan niet worden gelezen? Hier is hoe het te repareren

• Chrome-downloadsnelheid traag? 13 manieren om te repareren

• Tips voor het oplossen van problemen wanneer Bluetooth niet werkt op uw computer of smartphone

• Moet ik een pc kopen of bouwen? 10 dingen om te overwegen

• Afdruktaak wordt niet verwijderd in Windows? 8+ manieren om te repareren

• Moet je een SSD defragmenteren?

• Hoe Windows-toetsenbordtoetsen te repareren die niet meer werken

• Grafisch stuurprogramma met Microsoft Basic Display Adapter? Hoe repareer je het

• Wat is DirectX en waarom is het belangrijk?

• Wat te doen als u geen toegang meer heeft tot uw Google-account

• 9 oplossingen wanneer Microsoft Edge blijft crashen

• Geplande taak repareren kan niet worden uitgevoerd voor .BAT-bestand

• 21 CMD-opdrachten die alle Windows-gebruikers moeten kennen

• Hoe te repareren Amazon Fire Tablet laadt niet op

• Hoe te repareren "Windows Resource Protection kon de gevraagde bewerking niet uitvoeren" Fout

• FIX: Adblock werkt niet op Crunchyroll