CPU
De CPU of processor is een van de meest belangrijke onderdelen van een computer. Dat is niet gek, want voor alle handelingen die je verricht met de computer slaat de processor aan het rekenen. Het is het rekencentrum van de computer. Of je nu muziek luistert, een webpagina opent of beweegt met de muis, alles wordt door de processor nauwkeurig berekend. Eigenlijk is processor een Engels woord dat staat voor verwerker. De processor die wij altijd bedoelen is de centrale processor, de anderen namen voor de processor zijn: CPU en CVE. CPU staat voor Central Processing Unit en CVE, de Nederlandse afkorting, staat voor Centrale Verwerkings Eenheid. Een computer rekent met bits.
De CPU hoort bij de interne hardware van elke computer. De bekendste processorfabrikanten zijn Intel en AMD.
Architectuur
Met architectuur bedoelen we in dit geval hoe een processor is opgebouwd. De bekendste architecturen zijn x86 (32 bit) en x64 (64 bit). Deze worden gebruikt voor de meeste computers. Tegenwoordig worden er geen 32-bit-processors meer gemaakt, omdat ze minder werkgeheugen aankunnen dan 64 bit. In telefoons, tablets, en andere apparaten zitten vaak mobiele processors (ARM). Deze hebben een andere architectuur dan de hiervoor genoemde processors. Dit komt omdat telefoons en tablets zuiniger moeten zijn, anders gaat de batterij te snel leeg.
Werking van een CPU
.jpg){kind=spacer}
Een CPU bestaat uit een grote hoeveelheid kleine transistoren. Een transistor kan als er stroom op staat wel of geen weerstand geven, 'aan of uit', 0 of 1. Dit wordt een bit genoemd. Een transistor wordt ook wel een digitale schakelaar genoemd. Een groepje transistoren kunnen samen een getal coderen (register). Dat begon met 8-bits, later 16-bits, weer later 32-bits en vanaf 2003 werd dat 64-bits. Een 64-bits register kan 2 64 (meer dan 18 triljoen of 1,8 × 10 19 ) verschillende waarden bevatten.
Een heleboel groepen van transistoren samen kunnen coderen voor ingewikkelde sommen. Een CPU kan echter maar één ding tegelijk doen maar dat kan hij wel héél snel. Een moderne CPU kan wel 3 tot 4 miljard handelingen per seconde uitvoeren. Daardoor lijkt het alsof een computer kan multitasken, maar in werkelijkheid doet het maar één ding tegelijk en dat snel achter elkaar. Dus als je aan het typen bent, ontvangt de computer een signaal van het toetsenbord dat je een letter intikt (onder elke toets zit een schakelaartje). Vrijwel meteen zie je de desbetreffende letter op het beeldscherm verschijnen. In werkelijkheid zit daar wat tijd tussen. Bij oudere computers duurde dat dan zelfs ook wat langer. De CPU bepaalt om welke letter het gaat (en wel of niet een hoofdletter) en waar die letter moet komen op het scherm. Meerdere letters vormen een woord. 'Draait' er stukje software mee dat de spelling controleert, dan wordt dat ook in het proces meegenomen. Dit zijn 'maar' een paar stapjes, maar in werkelijkheid zijn dat er meer.
De eerste computers hadden nog transistoren in de vorm van glazen buizen. Deze waren ongeveer zo groot als een kleine gloeilamp. Hele oude radio's, versterkers en TV toestellen hadden ook dergelijke lampen en werden dan ook 'buizenbak' genoemd. Vanaf de jaren 50 van de twintigste eeuw konden transistoren op een andere manier gemaakt worden en werden ze steeds kleiner. Vanaf dat moment zie je ook de transistorradio of draagbare radio verschijnen.
Een computer uit 1985 die een lijst van 300 namen en adressen moest sorteren deed daar een uur over. Nu gebeurt dat in nog geen seconde!
De ontwikkeling van de CPU
Hoe meer transistoren een CPU heeft, hoe sneller deze ingewikkelde sommen (taken) kan oplossen. Gordon Moore merkte in 1965 op dat het aantal transistoren in CPU's iedere twee jaar verdubbelde. Dit leidde tot zijn voorspelling dat dit zal blijven gebeuren. Dit staat tegenwoordig bekend als de Wet van Moore. Een CPU gemaakt in 2016 is dan dus twee keer zo snel als een CPU die gemaakt is in 2014.
Miniaturizering
We hebben net geleerd dat meer transistoren leidt tot meer snelheid. Wanneer je een transistor kleiner kan maken passen er een groter aantal op dezelfde oppervlakte. Het miniaturizeren van transistoren is daarom een goede manier om de CPU sneller te maken. CPU transistoren zijn tegenwoordig zo klein dat er 500-600 naast elkaar passen in de breedte van een mensenhaar!
Meerdere CPU kernen
Een andere manier om de CPU sneller te maken is het vergroten van het aantal CPU kernen. Een processor kan maar één ding tegelijk doen maar als een processor niet 1 maar 2 kernen heeft dan kan een processor twee keer zo veel doen in dezelfde tijd. Een CPU met meerdere kernen is een vrij nieuw idee. De huidige CPU's hebben vaak 2 tot soms wel 8 kernen.
Warmte
De CPU heeft stroom nodig om de transistoren te laten werken. De transistoren kunnen alleen niet alle stroom gebruiken voor berekeningen. Een deel van de stroom eindigt als restwarmte. Als jij hard gaat sporten krijg je het warm. Als een CPU hard werkt wordt deze ook warm. Deze wordt zo warm dat de CPU er van kan smelten. Om de CPU af te koelen wordt er met een ventilator lucht tegen aan geblazen. Deze vin is hetgeen wat je ziet als je de computer openmaakt. Bovendien zit er een soort koelelement bovenop de processor die de warmte afvoert