Центральный процессор (ЦП) считается мозгом компьютера. Иногда его называют просто процессором. ЦП имеют различные форм-факторы, для каждого из которых требуется определенный слот или гнездо на материнской плате.
Гнездо или слот для ЦП — это разъем, обеспечивающий связь между материнской платой и самим процессором. В большинстве выпускающихся сегодня ЦП и гнезд используется архитектура PGA (матричное расположение контактов), что позволяет вставлять контакты на нижней стороне процессора в гнездо с нулевым усилием сочленения (ZIF). Усилие сочленения — это сила, которую требуется приложить для установки ЦП в разъем или гнездо материнской платы. Слотовые процессоры, имеющие форму картриджа, вставляются в слот, похожий на гнездо расширения.
ЦП выполняет программу, представляющую собой последовательность сохраненных команд. Каждая модель процессора имеет набор исполняемых команд. При выполнении программы ЦП обрабатывает каждый элемент данных в соответствии с программой и набором команд. Пока ЦП выполняет один шаг программы, остальные команды и данные хранятся рядом в специальной памяти, именуемой кэшем. Существует две основные архитектуры ЦП, связанные с наборами команд:
Для увеличения быстродействия в некоторых ЦП применяется гиперпотоковость. В этом случае ЦП может одновременно выполнять несколько фрагментов кода на каждом конвейере. В операционной системе один ЦП с гиперпотоковостью трактуется как два ЦП.
Системные ресурсы используются для обеспечения взаимосвязи между ЦП и другими компонентами компьютера. Существует три типа общих системных ресурсов:
Запросы на прерывание (IRQ) используются компонентами компьютера для запроса данных с ЦП. Запрос на прерывание передается по проводу на материнской плате к ЦП. Когда ЦП получает запрос на прерывание, он определяет, каким образом его следует выполнить. Степень приоритетности запроса определяется его номером, назначенным для определенного компонента компьютера. В старых компьютерах для назначения различным устройствам предоставлялось всего восемь запросов на прерывание. В новых компьютерах предусмотрено 16 запросов на прерывание с номерами от 0 до 15. Обычно каждому компоненту компьютера должен быть поставлен в соответствие уникальный запрос на прерывание. Конфликты запросов на прерывание могут привести к сбоям в работе и даже к отказу компьютера. В связи с большим количеством компонентов, которые можно установить в компьютерной системе, сложно назначить уникальный запрос на прерывание для каждого компонента. Сегодня большинство номеров IRQ назначаются автоматически благодаря использованию операционных систем с поддержкой PnP и реализации слотов IRQ, портов USB и портов FireWire.
Прямой доступ к памяти (каналы DMA) используются высокоскоростными устройствами для непосредственного взаимодействия с основной памятью. Эти каналы позволяют устройствам сохранять и извлекать данные непосредственно из памяти, не взаимодействуя с ЦП. Получить назначение DMA-канала могут только определенные устройства, такие как хост-адаптеры SCSI и звуковые карты. В старых компьютерах для назначения компонентам предоставлялось только четыре DMA-канала. В новых компьютерах предусмотрено восемь DMA-каналов с номерами от 0 до 7.
Адреса портов ввода-вывода используются для обеспечения связи между устройствами и программным обеспечением. Адрес порта ввода-вывода используется для отправки и получения данных, связанных с компонентом. Как и в случае с запросами на прерывание, для каждого компонента назначается уникальный порт ввода-вывода. В компьютере имеется 65535 портов ввода-вывода, каждому из которых присваивается шестнадцатеричный адрес в диапазоне от 0000 до FFFF.