Vad är egentligen en CPU? Och vad är det egentligen för skillnad mellan CPU och DSP? Ibland är det svårt att sätta fingret på skillnaden, något som delvis beror på att definitionerna haltar när utvecklingen går framåt.


I början av 1960-talet, när halvledarna kom på allvar, kom också nya uttryck för elektroniken i räknemaskiner och datorer. Ett av de första uttrycken var "centralenhet", eller "central processing unit", CPU, som det hette på engelska. Först syftade CPU på elektronik som kunde uppta flera skåp.

Så småningom krympte datorerna och då fick CPU allt oftare beteckna det fåtal kort, till slut bara ett, som skötte själva beräkningsjobbet. Och till så småningom blev CPUn bara en enda integrerad krets.

Idag betyder CPU allt från en enkel processor till den låda som en dator är monterad i, till exempel en vanlig PC. Folk lägger sina egna betydelser i uttrycket. I USA är en vanlig definition att en CPU består av register för data ("minne"), styr- och räknekretsar samt in- och utgångskretsar. Det framgår när man studerar material från olika amerikanska komponenttillverkare.

Men den definitionen tycker många, framför allt de som arbetar med komponenter, är alldeles för vid. Här är det legio att CPU betyder den allra innersta delen av en processor, alltså själva kärnan. Datorsäljare kan istället vända på steken och mena en datorlåda med innehåll, alltså en vanlig PC utan periferienheter! Jargongen varierar alltså starkt med i vilken bransch man rör sig i.



En eller flera processorer


Enligt standarden SS011601, även kallad Dataordboken (SIS Förlag, senaste upplagan från 1989), är en CPU en funktionsenhet som innehåller en eller flera processorer samt ett minne.

Samma standardverk definierar en processor som en enhet som tolkar och utför instruktioner. I elektronikens ordvärld har processor varit synonymt med mikroprocessor ända sen Intels 4004 föddes i början av 1970-talet.

En mikroprocessor är en integrerad krets. Den består av en räkne- och logikenhet, register för data samt en styrenhet. På engelska kallas räkne- och logikenheten för en ALU, "arithmetic logic unit".

Sen mikroprocessorn föddes har den tidvis kallats för en CPU, där uttrycket ibland betytt processorn och ibland processorn med tillhörande halvledarminnen.

Ibland används ordet mikrodator synonymt med mikroprocessor, men mikrodator kan också betyda en krets med mikroprocessor, läsminne (ROM), internminne (RAM) samt in- och utkretsar, till en början på ett kort och ibland på ett chips. Funktionellt sett är alltså en mikrodator snubblande lik vissa definitioner på CPU. Innan ordet persondator slog igenom kallades ofta en persondator också för mikrodator - men då var det jargong från databranschen och inte elektronikbranschen.

Ett annat utryck på mikroprocessor är det engelska "microcontroller", som också används rakt av i svensk elektronikslang. Det är en mikroprocessor som har bakats in i ett större system och då försetts med en uppsättning instruktioner som ligger i ett läsminne. En "microcontroller" används då för att utföra vissa speciella uppgifter, till exempel för att styra något.



Signalprocessorn


En viktig typ av processor är signalprocessorn, "digital signal processor", förkortad DSP. En signalprocessor är en mikroprocessor som genom sin arkitektur och sina algoritmer passar särskilt bra för att göra beräkningar på digitaliserade signaler.

Signaler är nästan alltid analoga, till exempel videosignaler och mätsignaler. Traditionellt har analoga signaler behandlats med hjälp av analoga kretsar, eftersom de vanliga mikroprocessorerna varit alldeles för långsamma.

Signalprocessorn signalbehandlar analoga signaler som först har omvandlats till digital form. En signalprocessor har en inbyggd multiplikator, medan vanliga mikroprocessorer får nöja sig med kretsar för addition och subtraktion. Den har också en arkitektur som lämpar sig för att utföra snabba algoritmer för signalbehandling, och för ett snabbt dataflöde.

Vanliga mikroprocessorer oftast är von neumannmaskiner, det vill säga att de arbetar med en instruktion i taget, och där instruktioner och data överförs via samma databuss. Signalprocessorer har parallella databussar, en för instruktioner och en för data. På det sättet blir flödet genom signalprocessorn mycket snabbt, och den är hela tiden förberedd på vilken instruktion som följer efter den som just utförs.

Den verkliga styrkan hos signalprocessorerna är att de är så snabba att de klara av realtidstillämpningar. Det innebär att signalbehandlingen måste ske i samma takt som signalflödet. Digital signalbehandling har också visat sig vara effektiv för att vaska fram en nyttosignal som dolts i brus.



Används i vardagsprylar


Signalprocessorer används i vardagsprylar som modem och mobiltelefoner. De finns i skivminnen, där de komprimerar och expanderar data, samt i bilar där de bland annat styr tändningen.

De här är typiska realtidstilllämpningar. I processindustrin sitter det signalprocessorer i kretsar som bland annat utför kalmanfiltrering, en teknik som bara var av teoretiskt intresse innan signalprocessorn kom.

En skvader, men en mycket vanlig sådan, är Intels Pentium MMX-processorer för persondatorer. MMX är en inbyggd uppsättning instruktioner som gör att pentiumprocessorn kan hantera bild och ljud på ett sätt som liknar signalprocessorns. Likvärdiga signalbehandlande funktioner finns också i inbyggda i konkurrenternas processorer, AMD K6- och Cyrix 6x86MX.

Per Stymne