Если материнскую плату называют основой компьютера, то центральный процессор (ЦП, CPU) считается мозгом компьютерной системы. С точки зрения вычислительной мощности ЦП, который зачастую называют просто процессором, является наиболее важным элементом системы компьютера. В центральном процессоре выполняется большинство вычислительных операций.

ЦП поставляются в различных формфакторах, каждый из них требует специфического гнезда или разъема на материнской плате. В число наиболее популярных производителей ЦП входят Intel и AMD.

Разъем (или сокет) ЦП — это место подключения процессора к материнской плате. Ниже перечислены архитектуры современных разъемов ЦП и процессоров.

• Pin Grid Array (PGA) (см. рис. 1) — в архитектуре PGA контакты находятся на обратной стороне процессора и вставляются в сокет ЦП на материнской плате с использованием разъема типа ZIF (нулевое усилие вставки). Термин «нулевое усилие вставки» означает, что для установки ЦП в разъем или гнездо материнской платы практически не нужно применять силу.

• Land Grid Array (LGA) (см. рис. 2) — в архитектуре LGA контакты находятся в самом разъеме, а не на процессоре.

Программа — это последовательность сохраненных команд. ЦП выполняет эти команды, руководствуясь определенным набором инструкций.

Существует два типа наборов инструкций для ЦП:

• Компьютер с сокращенным набором инструкций (Reduced Instruction Set Computer, RISC) — в такой архитектуре используется относительно небольшой набор инструкций. Микросхемы RISC спроектированы таким образом, чтобы очень быстро выполнять эти команды.

• Компьютер со сложным набором инструкций (Complex Instruction Set Computer, CISC) — в таких архитектурах используется широкий набор инструкций, благодаря чему каждая операция требует меньшего количества тактов.

В то время как ЦП выполняет один шаг программы, другие команды и данные сохраняются в особой высокоскоростной памяти, называемой кэшем.

Различные производители ЦП дополняют свои продукты функциями, позволяющими повысить производительность ЦП. Например, компания Intel для этих целей использует технологию гиперпоточности (Hyper-Threading). При гиперпоточности несколько фрагментов кода (потоков) выполняются в ЦП одновременно. Для операционной системы один ЦП с поддержкой Hyper-Threading при обработке нескольких потоков функционирует как два ЦП. Процессоры производства AMD для увеличения своей производительности используют шину HyperTransport. Шина HyperTransport — это высокоскоростное подключение между ЦП и северным мостом.

Мощность ЦП измеряется с точки зрения скорости и объема данных, который он может обработать. Скорость ЦП измеряется в циклах в секунду, например миллионах циклов в секунду, называемых мегагерцами (МГц), или миллиардах циклов в секунду, называемых гигагерцами (ГГц). Объем данных, который ЦП может обработать за единицу времени, зависит от ширины системной шины. Ее также называют шиной ЦП или шиной данных процессора. Увеличив ширину шины ЦП, можно повысить производительность его работы. Ширина системной шины измеряется в битах. Бит — это наименьшая единица измерения данных в компьютере. В современных процессорах используются 32-разрядные или 64-разрядные системные шины.

Превышение тактовой частоты (разгон) процессора — прием, используемый для того, чтобы процессор работал быстрее, чем указано в его спецификации. Не рекомендуется использовать разгон для повышения производительности компьютера, поскольку это может привести к повреждению ЦП. Пропуск тактов ЦП является прямой противоположностью разгону. Пропуск тактов ЦП — это прием, используемый в тех случаях, когда процессор работает на скорости меньше, чем номинальная, для экономии электроэнергии или снижения нагрева. Пропуск тактов широко используется на ноутбуках и других мобильных устройствах.

Появление новейших технологий в области производства процессоров привело к тому, что производители ЦП нашли способы установить более одного ядра ЦП на одну микросхему. Многоядерные процессоры представляют собой два или более процессоров в одной интегральной схеме. В таблице на рисунке представлено краткое описание различий многоядерных процессоров.

Благодаря интеграции процессоров на одном кристалле достигается высокая скорость взаимодействия между ними. Многоядерные процессоры выполняют команды быстрее, чем одноядерные. Можно распределить команды на все процессоры одновременно. Процессоры имеют общий доступ к ОЗУ, поскольку ядра находятся на одном кристалле. Многоядерный процессор рекомендуется использовать в компьютерах, предназначенных для игр или редактирования фото- и видеоматериалов.

Высокое потребление электроэнергии приводит к выделению большого количества тепла внутри корпуса. Многоядерные процессоры экономят электроэнергию и производят меньше тепла, чем несколько одноядерных процессоров, таким образом повышая уровень производительности и эффективности работы.

Другим улучшением ЦП является так называемый бит NX, он же «бит запрета исполнения». Данная функция обеспечивает защиту областей памяти, в которых находятся файлы операционной системы, от атак вредоносного ПО (при условии, что эта функция поддерживается ОС и включена в ней).