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cpu是 怎样工作的?

2023-08-22 11:50:04
TAG: cpu 工作 cp
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北有云溪
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CPU的原始工作模式

  在了解CPU工作原理之前,我们先简单谈谈CPU是如何生产出来的。CPU是在特别纯净的硅材料上制造的。一个CPU芯片包含上百万个精巧的晶体管。人们在一块指甲盖大小的硅片上,用化学的方法蚀刻或光刻出晶体管。因此,从这个意义上说,CPU正是由晶体管组合而成的。简单而言,晶体管就是微型电子开关,它们是构建CPU的基石,你可以把一个晶体管当作一个电灯开关,它们有个操作位,分别代表两种状态:ON(开)和OFF(关)。这一开一关就相当于晶体管的连通与断开,而这两种状态正好与二进制中的基础状态“0”和“1”对应!这样,计算机就具备了处理信息的能力。

  但你不要以为,只有简单的“0”和“1”两种状态的晶体管的原理很简单,其实它们的发展是经过科学家们多年的辛苦研究得来的。在晶体管之前,计算机依靠速度缓慢、低效率的真空电子管和机械开关来处理信息。后来,科研人员把两个晶体管放置到一个硅晶体中,这样便创作出第一个集成电路,再后来才有了微处理器。

  看到这里,你一定想知道,晶体管是如何利用“0”和“1”这两种电子信号来执行指令和处理数据的呢?其实,所有电子设备都有自己的电路和开关,电子在电路中流动或断开,完全由开关来控制,如果你将开关设置为OFF,电子将停止流动,如果你再将其设置为ON,电子又会继续流动。晶体管的这种ON与OFF的切换只由电子信号控制,我们可以将晶体管称之为二进制设备。这样,晶体管的ON状态用“1”来表示,而OFF状态则用“0”来表示,就可以组成最简单的二进制数。众多晶体管产生的多个“1”与“0”的特殊次序和模式能代表不同的情况,将其定义为字母、数字、颜色和图形。举个例子,十进位中的1在二进位模式时也是“1”,2在二进位模式时是“10”,3是“11”,4是“100”,5是“101”,6是“110”等等,依此类推,这就组成了计算机工作采用的二进制语言和数据。成组的晶体管联合起来可以存储数值,也可以进行逻辑运算和数字运算。加上石英时钟的控制,晶体管组就像一部复杂的机器那样同步地执行它们的功能。

  CPU的内部结构

  现在我们已经大概知道CPU是负责些什么事情,但是具体由哪些部件负责处理数据和执行程序呢?

  1.算术逻辑单元ALU(Arithmetic Logic Unit)
  ALU是运算器的核心。它是以全加器为基础,辅之以移位寄存器及相应控制逻辑组合而成的电路,在控制信号的作用下可完成加、减、乘、除四则运算和各种逻辑运算。就像刚才提到的,这里就相当于工厂中的生产线,负责运算数据。

  2.寄存器组 RS(Register Set或Registers)
  RS实质上是CPU中暂时存放数据的地方,里面保存着那些等待处理的数据,或已经处理过的数据,CPU访问寄存器所用的时间要比访问内存的时间短。采用寄存器,可以减少CPU访问内存的次数,从而提高了CPU的工作速度。但因为受到芯片面积和集成度所限,寄存器组的容量不可能很大。寄存器组可分为专用寄存器和通用寄存器。专用寄存器的作用是固定的,分别寄存相应的数据。而通用寄存器用途广泛并可由程序员规定其用途。通用寄存器的数目因微处理器而异。
3.控制单元(Control Unit)
  正如工厂的物流分配部门,控制单元是整个CPU的指挥控制中心,由指令寄存器IR(Instruction Register)、指令译码器ID(Instruction Decoder)和操作控制器0C(Operation Controller)三个部件组成,对协调整个电脑有序工作极为重要。它根据用户预先编好的程序,依次从存储器中取出各条指令,放在指令寄存器IR中,通过指令译码(分析)确定应该进行什么操作,然后通过操作控制器OC,按确定的时序,向相应的部件发出微操作控制信号。操作控制器OC中主要包括节拍脉冲发生器、控制矩阵、时钟脉冲发生器、复位电路和启停电路等控制逻辑。

  4.总线(Bus)
  就像工厂中各部位之间的联系渠道,总线实际上是一组导线,是各种公共信号线的集合,用于作为电脑中所有各组成部分传输信息共同使用的“公路”。直接和CPU相连的总线可称为局部总线。其中包括: 数据总线DB(Data Bus)、地址总线AB(Address Bus) 、控制总线CB(Control Bus)。其中,数据总线用来传输数据信息;地址总线用于传送CPU发出的地址信息;控制总线用来传送控制信号、时序信号和状态信息等。

  CPU的工作流程

  由晶体管组成的CPU是作为处理数据和执行程序的核心,其英文全称是:Central Processing Unit,即中央处理器。首先,CPU的内部结构可以分为控制单元,逻辑运算单元和存储单元(包括内部总线及缓冲器)三大部分。CPU的工作原理就像一个工厂对产品的加工过程:进入工厂的原料(程序指令),经过物资分配部门(控制单元)的调度分配,被送往生产线(逻辑运算单元),生产出成品(处理后的数据)后,再存储在仓库(存储单元)中,最后等着拿到市场上去卖(交由应用程序使用)。在这个过程中,我们注意到从控制单元开始,CPU就开始了正式的工作,中间的过程是通过逻辑运算单元来进行运算处理,交到存储单元代表工作的结束。

  数据与指令在CPU中的运行

  刚才已经为大家介绍了CPU的部件及基本原理情况,现在,我们来看看数据是怎样在CPU中运行的。我们知道,数据从输入设备流经内存,等待CPU的处理,这些将要处理的信息是按字节存储的,也就是以8位二进制数或8比特为1个单元存储,这些信息可以是数据或指令。数据可以是二进制表示的字符、数字或颜色等等。而指令告诉CPU对数据执行哪些操作,比如完成加法、减法或移位运算。

  我们假设在内存中的数据是最简单的原始数据。首先,指令指针(Instruction Pointer)会通知CPU,将要执行的指令放置在内存中的存储位置。因为内存中的每个存储单元都有编号(称为地址),可以根据这些地址把数据取出,通过地址总线送到控制单元中,指令译码器从指令寄存器IR中拿来指令,翻译成CPU可以执行的形式,然后决定完成该指令需要哪些必要的操作,它将告诉算术逻辑单元(ALU)什么时候计算,告诉指令读取器什么时候获取数值,告诉指令译码器什么时候翻译指令等等。

  假如数据被送往算术逻辑单元,数据将会执行指令中规定的算术运算和其他各种运算。当数据处理完毕后,将回到寄存器中,通过不同的指令将数据继续运行或者通过DB总线送到数据缓存器中。

  基本上,CPU就是这样去执行读出数据、处理数据和往内存写数据3项基本工作。但在通常情况下,一条指令可以包含按明确顺序执行的许多操作,CPU的工作就是执行这些指令,完成一条指令后,CPU的控制单元又将告诉指令读取器从内存中读取下一条指令来执行。这个过程不断快速地重复,快速地执行一条又一条指令,产生你在显示器上所看到的结果。我们很容易想到,在处理这么多指令和数据的同时,由于数据转移时差和CPU处理时差,肯定会出现混乱处理的情况。为了保证每个操作准时发生,CPU需要一个时钟,时钟控制着CPU所执行的每一个动作。时钟就像一个节拍器,它不停地发出脉冲,决定CPU的步调和处理时间,这就是我们所熟悉的CPU的标称速度,也称为主频。主频数值越高,表明CPU的工作速度越快。

  如何提高CPU工作效率

  既然CPU的主要工作是执行指令和处理数据,那么工作效率将成为CPU的最主要内容,因此,各CPU厂商也尽力使CPU处理数据的速度更快。

  根据CPU的内部运算结构,一些制造厂商在CPU内增加了另一个算术逻辑单元(ALU),或者是另外再设置一个处理非常大和非常小的数据浮点运算单元(Floating Point Unit,FPU),这样就大大加快了数据运算的速度。

  而在执行效率方面,一些厂商通过流水线方式或以几乎并行工作的方式执行指令的方法来提高指令的执行速度。刚才我们提到,指令的执行需要许多独立的操作,诸如取指令和译码等。最初CPU在执行下一条指令之前必须全部执行完上一条指令,而现在则由分布式的电路各自执行操作。也就是说,当这部分的电路完成了一件工作后,第二件工作立即占据了该电路,这样就大大增加了执行方面的效率。

  另外,为了让指令与指令之间的连接更加准确,现在的CPU通常会采用多种预测方式来控制指令更高效率地执行。

本文摘录于 :http://www.enet.c*.cn/article/2004/0308/A20040308292543.shtml 请转载保留原地址出处!!

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cpu是什么材料做的,工作原理是什么

众所周知,CPU是电脑的“心脏”,是整个微机系统的核心,因此,它也往往成了各种档次微机的代名词,如昔日的286、386、486,奔腾、PⅡ、K6到今天的PⅢ、P4、K7、K8等。回顾CPU的发展历史, CPU在制造技术上已经获得了极大的提高,主要表现在集成的电子元件越来越多,从开始集成几千个晶体管,到现在的几百万、几千万个晶体管,这么多晶体管,它们是如何处理数据的呢?CPU的原始工作模式 在了解CPU工作原理之前,我们先简单谈谈CPU是如何生产出来的。CPU是在特别纯净的硅材料上制造的。一个CPU芯片包含上百万个精巧的晶体管。人们在一块指甲盖大小的硅片上,用化学的方法蚀刻或光刻出晶体管。因此,从这个意义上说, CPU正是由晶体管组合而成的。简单而言,晶体管就是微型电子开关,它们是构建CPU的基石,你可以把一个晶体管当作一个电灯开关,它们有个操作位,分别代表两种状态:ON(开)和OFF(关)。这一开一关就相当于晶体管的连通与断开,而这两种状态正好与二进制中的基础状态“0”和“1”对应!这样,计算机就具备了处理信息的能力。 但你不要以为,只有简单的“0”和“1”两种状态的晶体管的原理很简单,其实它们的发展是经过科学家们多年的辛苦研究得来的。在晶体管之前,计算机依靠速度缓慢、低效率的真空电子管和机械开关来处理信息。后来,科研人员把两个晶体管放置到一个硅晶体中,这样便创作出第一个集成电路,再后来才有了微处理器。 看到这里,你一定想知道,晶体管是如何利用“0”和“1”这两种电子信号来执行指令和处理数据的呢?其实,所有电子设备都有自己的电路和开关,电子在电路中流动或断开,完全由开关来控制,如果你将开关设置为OFF,电子将停止流动,如果你再将其设置为ON,电子又会继续流动。晶体管的这种ON与OFF的切换只由电子信号控制,我们可以将晶体管称之为二进制设备。这样,晶体管的ON状态用 “1”来表示,而OFF状态则用“0”来表示,就可以组成最简单的二进制数。众多晶体管产生的多个“1”与“0”的特殊次序和模式能代表不同的情况,将其定义为字母、数字、颜色和图形。举个例子,十进位中的1在二进位模式时也是“1”,2在二进位模式时是“10”,3是“11”,4是“100”,5是 “101”,6是“110”等等,依此类推,这就组成了计算机工作采用的二进制语言和数据。成组的晶体管联合起来可以存储数值,也可以进行逻辑运算和数字运算。加上石英时钟的控制,晶体管组就像一部复杂的机器那样同步地执行它们的功能
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cpu的基本结构及其工作原理

这回答不了,去找专业的机构吧
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CPU是如何工作的

工作原理基本原理 CPU的主要运作原理,不论其外观,都是执行储存于被称为程式里的一系列指令。在此讨论的是遵循普遍的架构设计的装置。程式以一系列数字储存在电脑记忆体中。差不多所有的CPU的运作原理可分为四个阶段:提取(Fetch)、解码(Decode)、执行(Execute)和写回(Writeback)。 第一阶段,提取,从程式记忆体中检索指令(为数值或一系列数值)。由程式计数器(Program Counter)指定程式记忆体的位置,程式计数器保存供识别目前程式位置的数值。换言之,程式计数器记录了CPU在目前程式里的踪迹。 提取指令之后,程式计数器根据指令式长度增加记忆体单元。指令的提取常常必须从相对较慢的记忆体寻找,导致CPU等候指令的送入。这个问题主要被论及在现代处理器的快取和管线化架构(见下)。 CPU根据从记忆体提取到的指令来决定其执行行为。在解码阶段,指令被拆解为有意义的片断。根据CPU的指令集架构(ISA)定义将数值解译为指令。 一部分的指令数值为运算码(Opcode),其指示要进行哪些运算。其它的数值通常供给指令必要的资讯,诸如一个加法(Addition)运算的运算目标。这样的运算目标也许提供一个常数值(即立即值),或是一个空间的定址值:暂存器或记忆体位址,以定址模式决定。 在旧的设计中,CPU里的指令解码部分是无法改变的硬体装置。不过在众多抽象且复杂的CPU和指令集架构中,一个微程式时常用来帮助转换指令为各种形态的讯号。这些微程式在已成品的CPU中往往可以重写,方便变更解码指令。 在提取和解码阶段之后,接着进入执行阶段。该阶段中,连接到各种能够进行所需运算的CPU部件。 例如,要求一个加法运算,算数逻辑单元(ALU,Arithmetic Logic Unit)将会连接到一组输入和一组输出。输入提供了要相加的数值,而且在输出将含有总和结果。ALU内含电路系统,以于输出端完成简单的普通运算和逻辑运算(比如加法和位元运算)。如果加法运算产生一个对该CPU处理而言过大的结果,在标志暂存器里,运算溢出(Arithmetic Overflow)标志可能会被设置(参见以下的数值精度探讨)。 最终阶段,写回,以一定格式将执行阶段的结果简单的写回。运算结果经常被写进CPU内部的暂存器,以供随后指令快速存取。在其它案例中,运算结果可能写进速度较慢,但容量较大且较便宜的主记忆体。某些类型的指令会操作程式计数器,而不直接产生结果资料。这些一般称作“跳转”(Jumps)并在程式中带来循环行为、条件性执行(透过条件跳转)和函式。 许多指令也会改变标志暂存器的状态位元。这些标志可用来影响程式行为,缘由于它们时常显出各种运算结果。 例如,以一个“比较”指令判断两个值的大小,根据比较结果在标志暂存器上设置一个数值。这个标志可藉由随后的跳转指令来决定程式动向。 在执行指令并写回结果资料之后,程式计数器的值会递增,反覆整个过程,下一个指令周期正常的提取下一个顺序指令。如果完成的是跳转指令,程式计数器将会修改成跳转到的指令位址,且程式继续正常执行。许多复杂的CPU可以一次提取多个指令、解码,并且同时执行。这个部分一般涉及“经典RISC管线”,那些实际上是在众多使用简单CPU的电子装置中快速普及(常称为微控制(Microcontrollers))。基本结构 CPU包括运算逻辑部件、寄存器部件和控制部件。CPU从存储器或高速缓冲存储器中取出指令,放入指令寄存器,并对指令译码。它把指令分解成一系列的微操作,然后发出各种控制命令,执行微操作系列,从而完成一条指令的执行。 指令是计算机规定执行操作的类型和操作数的基本命令。指令是由一个字节或者多个字节组成,其中包括操作码字段、一个或多个有关操作数地址的字段以及一些表征机器状态的状态字和特征码。有的指令中也直接包含操作数本身。 运算逻辑部件 运算逻辑部件,可以执行定点或浮点的算术运算操作、移位操作以及逻辑操作,也可执行地址的运算和转换。 寄存器部件 寄存器部件,包括通用寄存器、专用寄存器和控制寄存器。 32位CPU的寄存器通用寄存器又可分定点数和浮点数两类,它们用来保存指令中的寄存器操作数和操作结果。 通用寄存器是中央处理器的重要组成部分,大多数指令都要访问到通用寄存器。通用寄存器的宽度决定计算机内部的数据通路宽度,其端口数目往往可影响内部操作的并行性。 专用寄存器是为了执行一些特殊操作所需用的寄存器。 控制寄存器通常用来指示机器执行的状态,或者保持某些指针,有处理状态寄存器、地址转换目录的基地址寄存器、特权状态寄存器、条件码寄存器、处理异常事故寄存器以及检错寄存器等。 有的时候,中央处理器中还有一些缓存,用来暂时存放一些数据指令,缓存越大,说明CPU的运算速度越快,目前市场上的中高端中央处理器都有2M左右的二级缓存。 控制部件 控制部件,主要负责对指令译码,并且发出为完成每条指令所要执行的各个操作的控制信号。 其结构有两种:一种是以微存储为核心的微程序控制方式;一种是以逻辑硬布线结构为主的控制方式。 微存储中保持微码,每一个微码对应于一个最基本的微操作,又称微指令;各条指令是由不同序列的微码组成,这种微码序列构成微程序。中央处理器在对指令译码以后,即发出一定时序的控制信号,按给定序列的顺序以微周期为节拍执行由这些微码确定的若干个微操作,即可完成某条指令的执行。 简单指令是由(3~5)个微操作组成,复杂指令则要由几十个微操作甚至几百个微操作组成。 逻辑硬布线控制器则完全是由随机逻辑组成。指令译码后,控制器通过不同的逻辑门的组合,发出不同序列的控制时序信号,直接去执行一条指令中的各个操作。 其 他 应用大型、小型和微型计算机的中央处理器的规模和实现方式很不相同,工作速度也变化较大。中央处理器可以由几块电路块甚至由整个机架组成。如果中央处理器的电路集成在一片或少数几片大规模集成电路芯片上,则称为微处理器(见微型机)。
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中央处理器(CPU,Central Processing Unit)是一块超大规模的集成电路,是一台计算机的运算核心(Core)和控制核心( Control Unit)。它的功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。中央处理器主要包括运算器(算术逻辑运算单元,ALU,ArithmeTIc Logic Unit)和高速缓冲存储器(Cache)及实现它们之间联系的数据(Data)、控制及状态的总线(Bus)。它与内部存储器(Memory)和输入/输出(I/O)设备合称为电子计算机三大核心部件。中央处理器(CPU,Central Processing Unit)是一块超大规模的集成电路,是一台计算机的运算核心(Core)和控制核心( Control Unit)。它的功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。中央处理器主要包括运算器(算术逻辑运算单元,ALU,ArithmeTIc Logic Unit)和高速缓冲存储器(Cache)及实现它们之间联系的数据(Data)、控制及状态的总线(Bus)。它与内部存储器(Memory)和输入/输出(I/O)设备合称为电子计算机三大核心部件。  cpu的基本结构  从功能上看,一般CPU的内部结构可分为:控制单元、逻辑运算单元、存储单元(包括内部总线和缓冲器)三大部分。其中控制单元完成数据处理整个过程中的调配工作,逻辑单元则完成各个指令以便得到程序最终想要的结果,存储单元就负责存储原始数据以及运算结果。浑然一体的配合使得CPU拥有了强大的功能,可以完成包括浮点、多媒体等指令在内的众多复杂运算,也为数字时代加入了更多的活力。  逻辑部件  英文Logic components;运算逻辑部件。可以执行定点或浮点算术运算操作、移位操作以及逻辑操作,也可执行地址运算和转换。  寄存器  寄存器部件,包括寄存器、专用寄存器和控制寄存器。 通用寄存器又可分定点数和浮点数两类,它们用来保存指令执行过程中临时存放的寄存器操作数和中间(或最终)的操作结果。 通用寄存器是中央处理器的重要部件之一。  控制部件  英文Control unit;控制部件,主要是负责对指令译码,并且发出为完成每条指令所要执行的各个操作的控制信号。  其结构有两种:一种是以微存储为核心的微程序控制方式;一种是以逻辑硬布线结构为主的控制方式。  微存储中保持微码,每一个微码对应于一个最基本的微操作,又称微指令;各条指令是由不同序列的微码组成,这种微码序列构成微程序。中央处理器在对指令译码以后,即发出一定时序的控制信号,按给定序列的顺序以微周期为节拍执行由这些微码确定的若干个微操作,即可完成某条指令的执行。
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2023-08-13 14:29:152

双CPU的工作原理

一、几个工作原理和概念 超线程(Hyperthreading Technology)技术就是通过采用特殊的硬件指令,可以把两个逻辑内核模拟成两个物理芯片,在单处理器中实现线程级的并行计算,同时在相应的软硬件的支持下大幅度的提高运行效能,从而实现在单处理器上模拟双处理器的效能。其实,从实质上说,超线程是一种可以将CPU内部暂时闲置处理资源充分“调动”起来的技术。“超线程”的实现条件需要CPU的支持,主板芯片组和主板BIOS的支持,另外操作系统和应用软件方面也需得到应有的支持。说白了超线程就是通过软件的手段模拟出双个逻辑内核进行工作,运行效果尽量接近两个物理核心的性能。不过超线程也存在着致命的不足,首先他在windows 2000下无法使用,因为WIN2000不支持超线程,只有WIN XP以上的系统才可以使用HT。另外由于HT是软件模拟出两个核心,所以模拟出来后的两个核心是分享物理缓存的,从而使物理缓存大小减半,另外因为超线程技术是对多任务处理有优势,因此当运行单线程运用软件时,超线程技术将会降低系统性能,尤其在多线程操作系统运行单线程软件时将容易出现此问题。 所谓双核心处理器,简单地说就是在一块CPU基板上集成两个处理器核心,并通过并行总线将各处理器核心连接起来。双核心并不是一个新概念,而只是CMP(Chip Multi Processors ,单芯片多处理器) 中最基本、最简单、最容易实现的一种类型。换言之双核心处理器就是基于单个半导体的一个处理器上拥有两个一样功能的处理器核心。这样就将两个物理处理器核心整合入一个核中,在任务繁重时,两个核心能相互配合,让CPU发挥最大效力。两个能互补的核心运行起来性能是非常不错的,例如使用Intel奔腾D双核处理器就相当于你有了两台采用奔腾4的主机。如果说超线程是用软件来模拟出双核的效果,那么现今所说的双核心就是真正意义上的两个核心。他弥补了超线程适用系统比较少的缺点,可以广泛用于windows操作系统的多个版本;他还有效的解决了双核运算中出现的缓存分离与数据冲突错误问题。 前面所说的双核心是在一个处理器里拥有两个处理器核心,核心是两个,但是其他硬件还都是两个核心在共同拥有,而双CPU则是真正意义上的双核心,不光是处理器核心是两个,其他例如缓存等硬件配置也都是双份的。
2023-08-13 14:29:391

电脑CPU里运算器和控制器的工作原理

运算器由算术逻辑单元(ALU)、累加器、状态寄存器、通用寄存器组等组成。算术逻辑运算单元(ALU)的基本功能为加、减、乘、除四则运算,与、或、非、异或等逻辑操作,以及移位、求补等操作。计算机运行时,运算器的操作和操作种类由控制器决定。运算器处理的数据来自存储器;处理后的结果数据通常送回存储器,或暂时寄存在运算器中。控制器按预定目的产生控制信息的仪器或成套装置。自动控制系统实现控制的核心部分。控制器在闭环控制系统中接受来自受控对象的测量信号,按照一定的控制规律产生控制信号推动执行器工作,完成闭环控制,称为调节器;用于开环控制系统的控制器称为顺序控制器,它按照预定的时间顺序或逻辑条件顺序推动执行器实现开环控制。控制器按所用信号形式分为模拟调节器和数字控制器。数字控制器又分为顺序控制器和数字调节器。控制器是指挥计算机的各个部件按照指令的功能要求协调工作的部件,是计算机的神经中枢和指挥中心,由指令寄存器IR(InstructionRegister)、程序计数器PC(ProgramCounter)和操作控制器0C(OperationController)三个部件组成,对协调整个电脑有序工作极为重要。指令寄存器:用以保存当前执行或即将执行的指令的一种寄存器。指令内包含有确定操作类型的操作码和指出操作数来源或去向的地址。指令长度随不同计算机而异,指令寄存器的长度也随之而异。计算机的所有操作都是通过分析存放在指令寄存器中的指令后再执行的。指令寄存器的输人端接收来自存储器的指令,指令寄存器的输出端分为两部分。操作码部分送到译码电路进行分析,指出本指令该执行何种类型的操作;地址部分送到地址加法器生成有效地址后再送到存储器,作为取数或存数的地址。存储器可以指主存、高速缓存或寄存器栈等用来保存当前正在执行的一条指令。当执行一条指令时,先把它从内存取到数据寄存器(DR)中,然后再传送至IR。指令划分为操作码和地址码字段,由二进制数字组成。为了执行任何给定的指令,必须对操作码进行测试,以便识别所要求的操作。指令译码器就是做这项工作的。指令寄存器中操作码字段的输出就是指令译码器的输入。操作码一经译码后,即可向操作控制器发出具体操作的特定信号。程序计数器:指明程序中下一次要执行的指令地址的一种计数器,又称指令计数器。它兼有指令地址寄存器和计数器的功能。当一条指令执行完毕的时候,程序计数器作为指令地址寄存器,其内容必须已经改变成下一条指令的地址,从而使程序得以持续运行。
2023-08-13 14:29:531

始终搞不懂为什么CPU能计算

在了解CPU工作原理之前,我们先简单谈谈CPU是如何生产出来的。CPU是在特别纯净的硅材料上制造的。一个CPU芯片包含上百万个精巧的晶体管。人们在一块指甲盖大小的硅片上,用化学的方法蚀刻或光刻出晶体管。因此,从这个意义上说,CPU正是由晶体管组合而成的。简单而言,晶体管就是微型电子开关,它们是构建CPU的基石,你可以把一个晶体管当作一个电灯开关,它们有个操作位,分别代表两种状态:ON(开)和OFF(关)。这一开一关就相当于晶体管的连通与断开,而这两种状态正好与二进制中的基础状态“0”和“1”对应!这样,计算机就具备了处理信息的能力。   但你不要以为,只有简单的“0”和“1”两种状态的晶体管的原理很简单,其实它们的发展是经过科学家们多年的辛苦研究得来的。在晶体管之前,计算机依靠速度缓慢、低效率的真空电子管和机械开关来处理信息。后来,科研人员把两个晶体管放置到一个硅晶体中,这样便创作出第一个集成电路,再后来才有了微处理器。   看到这里,你一定想知道,晶体管是如何利用“0”和“1”这两种电子信号来执行指令和处理数据的呢?其实,所有电子设备都有自己的电路和开关,电子在电路中流动或断开,完全由开关来控制,如果你将开关设置为OFF,电子将停止流动,如果你再将其设置为ON,电子又会继续流动。晶体管的这种ON与OFF的切换只由电子信号控制,我们可以将晶体管称之为二进制设备。这样,晶体管的ON状态用“1”来表示,而OFF状态则用“0”来表示,就可以组成最简单的二进制数。众多晶体管产生的多个“1”与“0”的特殊次序和模式能代表不同的情况,将其定义为字母、数字、颜色和图形。举个例子,十进位中的1在二进位模式时也是“1”,2在二进位模式时是“10”,3是“11”,4是“100”,5是“101”,6是“110”等等,依此类推,这就组成了计算机工作采用的二进制语言和数据。成组的晶体管联合起来可以存储数值,也可以进行逻辑运算和数字运算。加上石英时钟的控制,晶体管组就像一部复杂的机器那样同步地执行它们的功能。
2023-08-13 14:30:031

什么是电脑cpu

亲,你好!Cpu是电脑的核心处理器哦
2023-08-13 14:30:144

CPU的工作原理是什么?

负责运算 处理程序
2023-08-13 14:30:335

求一CPU结构图以及它的工作原理。

你去intel的网站,有cpu的详细介绍。如果简单点,可以查看arm的芯片。
2023-08-13 14:30:503

CPU 频率和温度的关系是怎么

没关系
2023-08-13 14:31:323

CPU的主要性能指标是什么?

CPU性能主要取决于其主频和工作效率。
2023-08-13 14:31:437

i5和i7哪个好

12代i5性能好。以主流游戏笔电常用的i5-12500H为例。它采用英特尔10nm工艺,首次采用4大核+8小核的混合架构,共12核16线程。睿频可达4.5GHz,三个缓冲区为18MB。在Cinebench R23中,i5-12500H单核得分1696,多核得分13250。i7-11800H的单核跑分是单核1500分,多核12300分。也就是说,相比上一代i7,i5-12500H的单核CPU提升了13%,CPU多核提升了7%,可以说是全面碾压11代i7。这颗CPU唯一的区别就是i5-12500H只有18MB的三级缓存,而i7-11800H的三级缓存最高可达24MB。但无论如何,虽然L3缓存很重要,但CPU的单核才是最重要的,这直接关系到大型单机游戏的性能。两者选其一,当然选12代i5。处理器的工作原理:冯诺依曼体系结构是现代计算机的基础。在该体系结构下,程序和数据统一存储,指令和数据需要从同一存储空间存取,经由同一总线传输,无法重叠执行。根据冯诺依曼体系,CPU的工作分为以下5个阶段:取指令阶段、指令译码阶段、执行指令阶段、访存取数和结果写回。取指令(IF,instructionfetch),即将一条指令从主存储器中取到指令寄存器的过程。程序计数器中的数值,用来指示当前指令在主存中的位置。当一条指令被取出后,程序计数器(PC)中的数值将根据指令字长度自动递增。指令译码阶段(ID,instructiondecode),取出指令后,指令译码器按照预定的指令格式,对取回的指令进行拆分和解释,识别区分出不同的指令类别以及各种获取操作数的方法。现代CISC处理器会将拆分已提高并行率和效率。执行指令阶段(EX,execute),具体实现指令的功能。CPU的不同部分被连接起来,以执行所需的操作。访存取数阶段(MEM,memory),根据指令需要访问主存、读取操作数,CPU得到操作数在主存中的地址,并从主存中读取该操作数用于运算。部分指令不需要访问主存,则可以跳过该阶段。结果写回阶段(WB,writeback),作为最后一个阶段,结果写回阶段把执行指令阶段的运行结果数据“写回”到某种存储形式。结果数据一般会被写到CPU的内部寄存器中,以便被后续的指令快速地存取;许多指令还会改变程序状态字寄存器中标志位的状态,这些标志位标识着不同的操作结果,可被用来影响程序的动作。在指令执行完毕、结果数据写回之后,若无意外事件(如结果溢出等)发生,计算机就从程序计数器中取得下一条指令地址,开始新一轮的循环,下一个指令周期将顺序取出下一条指令。许多复杂的CPU可以一次提取多个指令、解码,并且同时执行。
2023-08-13 14:32:271

微处理器的组成及其各部分的功能?

微处理器是微型计算机的核心部分,又称为中央处理器(简称CPU)。微处理器主要由控制器和运算器两部分组成(还有一些支撑电路),用以完成指令的解释与执行。  CPU中的运算器部分由算术逻辑单元ALU、累加器AC、数据缓冲寄存器DR和标志寄存器F组成,它是计算机的数据加工处理部件。我们以一个简单的A、B两数相加操作为例来说明运算器各部分的操作步骤。   计算A+B   1)从主存储器M取出第一个加数A,经双向数据总线DB、数据缓冲寄存器DR、算术逻辑部件ALU,送到累加器AC暂存; 2)从主存M取出另一个加数B,经双向数据总线DB送入数据缓冲寄存器DR暂存;   3)在控制信号作用下,将数A和数B分别从AC和DR中取出送ALU进行加法运算,相加到的结果写回累加器AC,并将反映运算结果的诸如"零"、"负"、"进位"、"溢出"等标志状态写入标志寄存器F;   4)将AC中两数相加之和经DR和数据总线DB送到主存储器存放。   以上过程可用符号表示为:   (A) —> DR;  (DR)—> AC;  (B) —> DR;   (AC)+(DR)—> AC;   (AC)—> DR;  (DR)—> M。 通过以上例子,可以看出运算器应该具有以下基本功能:   1) 具有对数据进行加工处理的运算能力,诸如进行加、减、乘、除等算术运算以及与、或、非等逻辑运算。这些工作由算术逻辑单元ALU来完成;   2) 具有传送数据和暂时存放参与运算的数据及某些中间运算结果的能力,一般通过内部数据传送总线和通用寄存器来完成;   3) 具有对参与运算的数据和执行的运算操作进行选择的功能,并且能按指令要求将运算结果送至指定部件。这部分功能主要由运算器中大量的电子控制器件实现。   CPU中的控制部分由指令计数器IP、指令寄存器IR、指令译码器ID及相应的操作控制部件组成。它产生的各类控制信号使计算机各部件得以协调地工作,是计算机的指令执行部件。控制器的主要工作原理及各部件功能如下:   1) 取指令:根据指令计数器IP的内容(指令地址),经地址寄存器AR从主存储器中取出一条待执行指令,送入指令寄存器IR;同时,使IP的内容指向下一条待执行指令的地址(一般通过IP内容加1来实现);   2) 分析指令:也称指令译码,由译码器ID对存于指令寄存器IR中的指令进行分析,并根据指令的要求产生相应的操作命令。若参与操作的数据在主存储器中,则还需要形成相应的操作数地址;   3) 执行指令:根据分析指令过程中获取的操作命令和操作数地址形成相应的操作控制信号,通过运算器、主存储器及I/O设备执行,以实现每条指令的功能,其中包括对运算结果的处理和下一条指令地址的形成;   4) 重复以上步骤,再取指令、分析指令、执行指令,如此循环,直到遇到停机指令或受到外来干预为止。   在微机中,常常将取指令和分析指令合称为取指令,因此也将计算机的完成一条指令的过程分为两个步骤:取指令和执行指令。执行完成一条指令的时间称为机器周期。机器周期又可分为取指令周期和执行指令周期。取指令周期对任何一条指令都是一样的,而执行指令则不然,由于指令性质不同,要完成的操作有很大差别,因此不同指令的执行周期不尽相同。   CPU中的主要寄存器都各司其职,完成特定的功能。如何控制信息在特定的寄存器之间传送,也即控制数据的流动方式,是计算机得以指令各类不同指令的实质。通常将寄存器之间传送信息的通路称作为数据通路,信息从何处出发,经哪些寄存器或部件,送至哪个寄存器,都要加以控制,这个工作由称之为"操作控制逻辑"的部件来完成。该部件根据指令要求产生各种操作控制信号,以便正确建立数据通路,从而实现特定指令的执行。   CPU中必须有时序产生器,其作用是对计算机各部件高速的运行实施严格的时序控制,使各部件为完成同一目标既各司其职,又相互协调。 综上所述,一个典型的CPU组成部件可归纳如下:   1) 用于保存CPU运行时所需各类数据信息或运行状态信息的6个主要寄存器:AC、DR、AR、IP、IR、F;   2) 对寄存器中的数据进行加工处理的算术逻辑单元ALU;  3) 用于产生各种操作控制信号,以便在各寄存器之间建立数据通路的指令译码器ID和操作控制逻辑;   4) 用于对各种操作控制信号进行时间控制,以使各部件协调工作的时序产生器。 随着计算机技术的发展,微处理器的结构越来越复杂,采用的新技术越来越多,功能也越来越强。但本节所采用的最简单化的CPU模型,在描述CPU基本工作原理及组成中并不失有效性和正确性。 二、微处理器的分类   微处理器的主要性能指标是字长和主频。所谓"字长",即微处理器中的运算部件一次能同时处理的二进制数的位数。这好比城市的公路,车道越多,相同时间通过的车就越多。主频是CPU的时钟频率,它决定微处理器的运算速度。主频越高则其处理数据的速度相对就快。   目前生产微处理器的厂家有Intel、AMD、IBM、DEC等。微处理器的分类一般是根据"字长"进行划分,可分为:8位、16位、32位和64位微处理器。     通常,CPU的性能指标决定了由它构成的微型计算机的档次。人们常说的8位机、16位机、32位机指的是该微机中的CPU可以同时处理8位、16位、32位的数据。比如: 某台计算机为486/33,指的是该微机的CPU为80486,主频为33MHz;  某台计算机为Pentium /100,指的是该微机的CPU为Pentium ,主频为100MHz。  微处理器还有其它一些指标,如数据总线宽度、地址总线宽度、可寻空间、微处理器芯片的集成度等。但主要性能指标是微处理器的字长和主频。
2023-08-13 14:32:451

CPU工作的物理原理

看来你很有求知欲啊,cpu的工作原理不是一两句话能说明白啊,要想搞明白,可以学学微机原理这门功课。
2023-08-13 14:33:254

cpu主要用来储存程序和数据

cpu是运行程序的,硬盘才是主要用来储存程序和数据
2023-08-13 14:33:353

cpu开机启动工作原理

帮你通俗简单的告诉你先按开关主板给电源一个信号然后开始供电给各个部件此时CPU开始工作系统BIOS的启动代码首先要做的事情就是进行POST(Power-OnSelfTest,加电后自检),然后检查内存接着是显卡然后出现开机画面接着系统BIOS将检测和显示CPU的类型和工作频率,然后开始测试所有的RAM,并同时在屏幕上显示内存测试的进度内存测试通过之后,系统BIOS将开始检测系统中安装的一些标准硬件设备,包括硬盘、CD-ROM、串口、并口、软驱等设备,另外绝大多数较新版本的系统BIOS在这一过程中还要自动检测和设置内存的定时参数、硬盘参数和访问模式等。标准设备检测完毕后,系统BIOS内部的支持即插即用的代码将开始检测和配置系统中安装的即插即用设备,每找到一个设备之后,系统BIOS都会在屏幕上显示出设备的名称和型号等信息,同时为该设备分配中断、DMA通道和I/O端口等资简单的来说就这样把
2023-08-13 14:33:441

cpu的工作原理?

  CPU的工作原理:  控制单元在时序脉冲的作用下,将指令计数器里所指向的指令地址(这个地址是在内存里的)送到地址总线上去,然后CPU将这个地址里的指令读到指令寄存器进行译码。对于执行指令过程中所需要用到的数据,会将数据地址也送到地址总线,然后CPU把数据读到CPU的内部存储单元(就是内部寄存器)暂存起来,最后命令运算单元对数据进行处理加工。周而复始,一直这样执行下去,直到停电。  基本介绍:  中央处理器(CPU,Central Processing Unit)是一块超大规模的集成电路,是一台计算机的运算核心(Core)和控制核心( Control Unit)。它的功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。  中央处理器主要包括运算器(算术逻辑运算单元,ALU,Arithmetic Logic Unit)和高速缓冲存储器(Cache)及实现它们之间联系的数据(Data)、控制及状态的总线(Bus)。它与内部存储器(Memory)和输入/输出(I/O)设备合称为电子计算机三大核心部件。
2023-08-13 14:34:4012

电脑CPU的工作原理

CPU的工作分为 5 个阶段:取指令阶段、指令译码阶段、执行指令阶段、访存取数和结果写回。1、取指令(IF,instruction fetch),即将一条指令从主存储器中取到指令寄存器的过程。2、指令译码阶段(ID,instruction decode),取出指令后,指令译码器按照预定的指令格式,对取回的指令进行拆分和解释,识别区分出不同的指令类 别以及各种获取操作数的方法。3、执行指令阶段(EX,execute),具体实现指令的功能。CPU的不同部分被连接起来,以执行所需的操作。4、访存取数阶段(MEM,memory),根据指令需要访问主存、读取操作数,CPU得到操作数在主存中的地址,并从主存中读取该操作数用于运算。5、结果写回阶段(WB,write back),作为最后一个阶段,结果写回阶段把执行指令阶段的运行结果数据“写回”到某种存储形式。扩展资料:CPU的根本任务就是执行指令,对计算机来说最终都是一串由“0”和“1”组成的序列。CPU从逻辑上可以划分成3个模块,分别是控制单元、运算单元和存储单元,这三部分由CPU内部总线连接起来。1、控制单元是整个CPU的指挥控制中心,由指令寄存器IR(Instruction Register)、指令译码器ID(Instruction Decoder)和操作控制器OC(Operation Controller)等,对协调整个电脑有序工作极为重要。2、运算单元,是运算器的核心。可以执行算术运算(包括加减乘数等基本运算及其附加运算)和逻辑运算(包括移位、逻辑测试或两个值比较)。3、存储单元,包括CPU片内缓存和寄存器组,是CPU中暂时存放数据的地方,里面保存着那些等待处理的数据,或已经处理过的数据,CPU访问寄存器所用的时间要比访问内存的时间短。参考资料来源:百度百科-处理器结构参考资料来源:百度百科-中央处理器
2023-08-13 14:35:281

cpu的工作原理

CPU从存储器或高速缓冲存储器中取出指令,放入指令寄存器,并对指令译码。它把指令分解成一系列的微操作,然后发出各种控制命令,执行微操作系列,从而完成一条指令的执行。   指令是计算机规定执行操作的类型和操作数的基本命令。指令是由一个字节或者多个字节组成,其中包括操作码字段、一个或多个有关操作数地址的字段以及一些表征机器状态的状态字以及特征码。有的指令中也直接包含操作数本身。提取  第一阶段,提取,从存储器或高速缓冲存储器中检索指令(为数值或一系列数值)。由程序计数器(Program Counter)指定存储器的位置,程序计数器保存供识别目前程序位置的数值。换言之,程序计数器记录了CPU在目前程序里的踪迹。   提取指令之后,程序计数器根据指令长度增加存储器单元。指令的提取必须常常从相对较慢的存储器寻找,因此导致CPU等候指令的送入。这个问题主要被论及在现代处理器的快取和管线化架构。解码  CPU根据存储器提取到的指令来决定其执行行为。在解码阶段,指令被拆解为有意义的片断。根据CPU的指令集架构(ISA)定义将数值解译为指令。   一部分的指令数值为运算码(Opcode),其指示要进行哪些运算。其它的数值通常供给指令必要的信息,诸如一个加法(Addition)运算的运算目标。这样的运算目标也许提供一个常数值(即立即值),或是一个空间的定址值:暂存器或存储器位址,以定址模式决定。   在旧的设计中,CPU里的指令解码部分是无法改变的硬件设备。不过在众多抽象且复杂的CPU和指令集架构中,一个微程序时常用来帮助转换指令为各种形态的讯号。这些微程序在已成品的CPU中往往可以重写,方便变更解码指令。执行  在提取和解码阶段之后,接着进入执行阶段。该阶段中,连接到各种能够进行所需运算的CPU部件。   例如,要求一个加法运算,算数逻辑单元(ALU,Arithmetic Logic Unit)将会连接到一组输入和一组输出。输入提供了要相加的数值,而输出将含有总和的结果。ALU内含电路系统,易于输出端完成简单的普通运算和逻辑运算(比如加法和位元运算)。如果加法运算产生一个对该CPU处理而言过大的结果,在标志暂存器里,运算溢出(Arithmetic Overflow)标志可能会被设置。写回  最终阶段,写回,以一定格式将执行阶段的结果简单的写回。运算结果经常被写进CPU内部的暂存器,以供随后指令快速存取。在其它案例中,运算结果可能写进速度较慢,但容量较大且较便宜的主记忆体中。某些类型的指令会操作程序计数器,而不直接产生结果。这些一般称作“跳转”(Jumps),并在程式中带来循环行为、条件性执行(透过条件跳转)和函式。   许多指令也会改变标志暂存器的状态位元。这些标志可用来影响程式行为,缘由于它们时常显出各种运算结果。   例如,以一个“比较”指令判断两个值的大小,根据比较结果在标志暂存器上设置一个数值。这个标志可藉由随后的跳转指令来决定程式动向。   在执行指令并写回结果之后,程序计数器的值会递增,反覆整个过程,下一个指令周期正常的提取下一个顺序指令。如果完成的是跳转指令,程序计数器将会修改成跳转到的指令位址,且程序继续正常执行。许多复杂的CPU可以一次提取多个指令、解码,并且同时执行。这个部分一般涉及“经典RISC管线”,那些实际上是在众多使用简单CPU的电子装置中快速普及(常称为微控制(Microcontrollers))。
2023-08-13 14:35:441

cpu的工作原理是什么?

CPU的原始工作模式x0dx0ax0dx0a在了解CPU工作原理之前,我们先简单谈谈CPU是如何生产出来的。CPU是在特别纯净的硅材料上制造的。一个CPU芯片包含上百万个精巧的晶体管。人们在一块指甲盖大小的硅片上,用化学的方法蚀刻或光刻出晶体管。因此,从这个意义上说,CPU正是由晶体管组合而成的。简单而言,晶体管就是微型电子开关,它们是构建CPU的基石,你可以把一个晶体管当作一个电灯开关,它们有个操作位,分别代表两种状态:ON(开)和OFF(关)。这一开一关就相当于晶体管的连通与断开,而这两种状态正好与二进制中的基础状态“0”和“1”对应!这样,计算机就具备了处理信息的能力。x0dx0ax0dx0a但你不要以为,只有简单的“0”和“1”两种状态的晶体管的原理很简单,其实它们的发展是经过科学家们多年的辛苦研究得来的。在晶体管之前,计算机依靠速度缓慢、低效率的真空电子管和机械开关来处理信息。后来,科研人员把两个晶体管放置到一个硅晶体中,这样便创作出第一个集成电路,再后来才有了微处理器。x0dx0ax0dx0a看到这里,你一定想知道,晶体管是如何利用“0”和“1”这两种电子信号来执行指令和处理数据的呢?其实,所有电子设备都有自己的电路和开关,电子在电路中流动或断开,完全由开关来控制,如果你将开关设置为OFF,电子将停止流动,如果你再将其设置为ON,电子又会继续流动。晶体管的这种ON与OFF的切换只由电子信号控制,我们可以将晶体管称之为二进制设备。这样,晶体管的ON状态用“1”来表示,而OFF状态则用“0”来表示,就可以组成最简单的二进制数。众多晶体管产生的多个“1”与“0”的特殊次序和模式能代表不同的情况,将其定义为字母、数字、颜色和图形。举个例子,十进位中的1在二进位模式时也是“1”,2在二进位模式时是“10”,3是“11”,4是“100”,5是“101”,6是“110”等等,依此类推,这就组成了计算机工作采用的二进制语言和数据。成组的晶体管联合起来可以存储数值,也可以进行逻辑运算和数字运算。加上石英时钟的控制,晶体管组就像一部复杂的机器那样同步地执行它们的功能。x0dx0ax0dx0aCPU的内部结构x0dx0ax0dx0a现在我们已经大概知道CPU是负责些什么事情,但是具体由哪些部件负责处理数据和执行程序呢?x0dx0ax0dx0a1.算术逻辑单元ALU(Arithmetic Logic Unit)x0dx0aALU是运算器的核心。它是以全加器为基础,辅之以移位寄存器及相应控制逻辑组合而成的电路,在控制信号的作用下可完成加、减、乘、除四则运算和各种逻辑运算。就像刚才提到的,这里就相当于工厂中的生产线,负责运算数据。x0dx0ax0dx0a2.寄存器组 RS(Register Set或Registers)x0dx0aRS实质上是CPU中暂时存放数据的地方,里面保存着那些等待处理的数据,或已经处理过的数据,CPU访问寄存器所用的时间要比访问内存的时间短。采用寄存器,可以减少CPU访问内存的次数,从而提高了CPU的工作速度。但因为受到芯片面积和集成度所限,寄存器组的容量不可能很大。寄存器组可分为专用寄存器和通用寄存器。专用寄存器的作用是固定的,分别寄存相应的数据。而通用寄存器用途广泛并可由程序员规定其用途。通用寄存器的数目因微处理器而异。x0dx0ax0dx0a3.控制单元(Control Unit)x0dx0a正如工厂的物流分配部门,控制单元是整个CPU的指挥控制中心,由指令寄存器IR(Instruction Register)、指令译码器ID(Instruction Decoder)和操作控制器0C(Operation Controller)三个部件组成,对协调整个电脑有序工作极为重要。它根据用户预先编好的程序,依次从存储器中取出各条指令,放在指令寄存器IR中,通过指令译码(分析)确定应该进行什么操作,然后通过操作控制器OC,按确定的时序,向相应的部件发出微操作控制信号。操作控制器OC中主要包括节拍脉冲发生器、控制矩阵、时钟脉冲发生器、复位电路和启停电路等控制逻辑。x0dx0ax0dx0a4.总线(Bus)x0dx0a就像工厂中各部位之间的联系渠道,总线实际上是一组导线,是各种公共信号线的集合,用于作为电脑中所有各组成部分传输信息共同使用的“公路”。直接和CPU相连的总线可称为局部总线。其中包括: 数据总线DB(Data Bus)、地址总线AB(Address Bus) 、控制总线CB(Control Bus)。其中,数据总线用来传输数据信息;地址总线用于传送CPU发出的地址信息;控制总线用来传送控制信号、时序信号和状态信息等。x0dx0ax0dx0aCPU的工作流程x0dx0ax0dx0a由晶体管组成的CPU是作为处理数据和执行程序的核心,其英文全称是:Central Processing Unit,即中央处理器。首先,CPU的内部结构可以分为控制单元,逻辑运算单元和存储单元(包括内部总线及缓冲器)三大部分。CPU的工作原理就像一个工厂对产品的加工过程:进入工厂的原料(程序指令),经过物资分配部门(控制单元)的调度分配,被送往生产线(逻辑运算单元),生产出成品(处理后的数据)后,再存储在仓库(存储单元)中,最后等着拿到市场上去卖(交由应用程序使用)。在这个过程中,我们注意到从控制单元开始,CPU就开始了正式的工作,中间的过程是通过逻辑运算单元来进行运算处理,交到存储单元代表工作的结束。x0dx0ax0dx0a数据与指令在CPU中的运行x0dx0ax0dx0a刚才已经为大家介绍了CPU的部件及基本原理情况,现在,我们来看看数据是怎样在CPU中运行的。我们知道,数据从输入设备流经内存,等待CPU的处理,这些将要处理的信息是按字节存储的,也就是以8位二进制数或8比特为1个单元存储,这些信息可以是数据或指令。数据可以是二进制表示的字符、数字或颜色等等。而指令告诉CPU对数据执行哪些操作,比如完成加法、减法或移位运算。x0dx0ax0dx0a我们假设在内存中的数据是最简单的原始数据。首先,指令指针(Instruction Pointer)会通知CPU,将要执行的指令放置在内存中的存储位置。因为内存中的每个存储单元都有编号(称为地址),可以根据这些地址把数据取出,通过地址总线送到控制单元中,指令译码器从指令寄存器IR中拿来指令,翻译成CPU可以执行的形式,然后决定完成该指令需要哪些必要的操作,它将告诉算术逻辑单元(ALU)什么时候计算,告诉指令读取器什么时候获取数值,告诉指令译码器什么时候翻译指令等等。x0dx0ax0dx0a假如数据被送往算术逻辑单元,数据将会执行指令中规定的算术运算和其他各种运算。当数据处理完毕后,将回到寄存器中,通过不同的指令将数据继续运行或者通过DB总线送到数据缓存器中。x0dx0ax0dx0a基本上,CPU就是这样去执行读出数据、处理数据和往内存写数据3项基本工作。但在通常情况下,一条指令可以包含按明确顺序执行的许多操作,CPU的工作就是执行这些指令,完成一条指令后,CPU的控制单元又将告诉指令读取器从内存中读取下一条指令来执行。这个过程不断快速地重复,快速地执行一条又一条指令,产生你在显示器上所看到的结果。我们很容易想到,在处理这么多指令和数据的同时,由于数据转移时差和CPU处理时差,肯定会出现混乱处理的情况。为了保证每个操作准时发生,CPU需要一个时钟,时钟控制着CPU所执行的每一个动作。时钟就像一个节拍器,它不停地发出脉冲,决定CPU的步调和处理时间,这就是我们所熟悉的CPU的标称速度,也称为主频。主频数值越高,表明CPU的工作速度越快。x0dx0ax0dx0a如何提高CPU工作效率x0dx0ax0dx0a既然CPU的主要工作是执行指令和处理数据,那么工作效率将成为CPU的最主要内容,因此,各CPU厂商也尽力使CPU处理数据的速度更快。x0dx0ax0dx0a根据CPU的内部运算结构,一些制造厂商在CPU内增加了另一个算术逻辑单元(ALU),或者是另外再设置一个处理非常大和非常小的数据浮点运算单元(Floating Point Unit,FPU),这样就大大加快了数据运算的速度。x0dx0ax0dx0a而在执行效率方面,一些厂商通过流水线方式或以几乎并行工作的方式执行指令的方法来提高指令的执行速度。刚才我们提到,指令的执行需要许多独立的操作,诸如取指令和译码等。最初CPU在执行下一条指令之前必须全部执行完上一条指令,而现在则由分布式的电路各自执行操作。也就是说,当这部分的电路完成了一件工作后,第二件工作立即占据了该电路,这样就大大增加了执行方面的效率。x0dx0ax0dx0a另外,为了让指令与指令之间的连接更加准确,现在的CPU通常会采用多种预测方式来控制指令更高效率地执行。x0dx0a x0dx0a资料来自硅谷动力
2023-08-13 14:35:541

CPU的运行机理是什么?

CPU的工作流程 由晶体管组成的CPU是作为处理数据和执行程序的核心,其英文全称是:Central Processing Unit,即中央处理器。首先,CPU的内部结构可以分为控制单元,逻辑运算单元和存储单元(包括内部总线及缓冲器)三大部分。CPU的工作原理就像一个工厂对产品的加工过程:进入工厂的原料(程序指令),经过物资分配部门(控制单元)的调度分配,被送往生产线(逻辑运算单元),生产出成品(处理后的数据)后,再存储在仓库(存储单元)中,最后等着拿到市场上去卖(交由应用程序使用)。在这个过程中,我们注意到从控制单元开始,CPU就开始了正式的工作,中间的过程是通过逻辑运算单元来进行运算处理,交到存储单元代表工作的结束。 数据与指令在CPU中的运行 刚才已经为大家介绍了CPU的部件及基本原理情况,现在,我们来看看数据是怎样在CPU中运行的。我们知道,数据从输入设备流经内存,等待CPU的处理,这些将要处理的信息是按字节存储的,也就是以8位二进制数或8比特为1个单元存储,这些信息可以是数据或指令。数据可以是二进制表示的字符、数字或颜色等等。而指令告诉CPU对数据执行哪些操作,比如完成加法、减法或移位运算。 我们假设在内存中的数据是最简单的原始数据。首先,指令指针(Instruction Pointer)会通知CPU,将要执行的指令放置在内存中的存储位置。因为内存中的每个存储单元都有编号(称为地址),可以根据这些地址把数据取出,通过地址总线送到控制单元中,指令译码器从指令寄存器IR中拿来指令,翻译成CPU可以执行的形式,然后决定完成该指令需要哪些必要的操作,它将告诉算术逻辑单元(ALU)什么时候计算,告诉指令读取器什么时候获取数值,告诉指令译码器什么时候翻译指令等等。 假如数据被送往算术逻辑单元,数据将会执行指令中规定的算术运算和其他各种运算。当数据处理完毕后,将回到寄存器中,通过不同的指令将数据继续运行或者通过DB总线送到数据缓存器中。 基本上,CPU就是这样去执行读出数据、处理数据和往内存写数据3项基本工作。但在通常情况下,一条指令可以包含按明确顺序执行的许多操作,CPU的工作就是执行这些指令,完成一条指令后,CPU的控制单元又将告诉指令读取器从内存中读取下一条指令来执行。这个过程不断快速地重复,快速地执行一条又一条指令,产生你在显示器上所看到的结果。我们很容易想到,在处理这么多指令和数据的同时,由于数据转移时差和CPU处理时差,肯定会出现混乱处理的情况。为了保证每个操作准时发生,CPU需要一个时钟,时钟控制着CPU所执行的每一个动作。时钟就像一个节拍器,它不停地发出脉冲,决定CPU的步调和处理时间,这就是我们所熟悉的CPU的标称速度,也称为主频。主频数值越高,表明CPU的工作速度越快。 《维修之家》 乄∨iP╭虫儿 真诚为您服务
2023-08-13 14:36:041

CPU的工作原理

问的太宽了,去找资料自己看说不清的
2023-08-13 14:36:144

cpu的工作原理是什么?

CPU的原始工作模式在了解CPU工作原理之前,我们先简单谈谈CPU是如何生产出来的。CPU是在特别纯净的硅材料上制造的。一个CPU芯片包含上百万个精巧的晶体管。人们在一块指甲盖大小的硅片上,用化学的方法蚀刻或光刻出晶体管。因此,从这个意义上说,CPU正是由晶体管组合而成的。简单而言,晶体管就是微型电子开关,它们是构建CPU的基石,你可以把一个晶体管当作一个电灯开关,它们有个操作位,分别代表两种状态:ON(开)和OFF(关)。这一开一关就相当于晶体管的连通与断开,而这两种状态正好与二进制中的基础状态“0”和“1”对应!这样,计算机就具备了处理信息的能力。但你不要以为,只有简单的“0”和“1”两种状态的晶体管的原理很简单,其实它们的发展是经过科学家们多年的辛苦研究得来的。在晶体管之前,计算机依靠速度缓慢、低效率的真空电子管和机械开关来处理信息。后来,科研人员把两个晶体管放置到一个硅晶体中,这样便创作出第一个集成电路,再后来才有了微处理器。看到这里,你一定想知道,晶体管是如何利用“0”和“1”这两种电子信号来执行指令和处理数据的呢?其实,所有电子设备都有自己的电路和开关,电子在电路中流动或断开,完全由开关来控制,如果你将开关设置为OFF,电子将停止流动,如果你再将其设置为ON,电子又会继续流动。晶体管的这种ON与OFF的切换只由电子信号控制,我们可以将晶体管称之为二进制设备。这样,晶体管的ON状态用“1”来表示,而OFF状态则用“0”来表示,就可以组成最简单的二进制数。众多晶体管产生的多个“1”与“0”的特殊次序和模式能代表不同的情况,将其定义为字母、数字、颜色和图形。举个例子,十进位中的1在二进位模式时也是“1”,2在二进位模式时是“10”,3是“11”,4是“100”,5是“101”,6是“110”等等,依此类推,这就组成了计算机工作采用的二进制语言和数据。成组的晶体管联合起来可以存储数值,也可以进行逻辑运算和数字运算。加上石英时钟的控制,晶体管组就像一部复杂的机器那样同步地执行它们的功能。CPU的内部结构现在我们已经大概知道CPU是负责些什么事情,但是具体由哪些部件负责处理数据和执行程序呢?1.算术逻辑单元ALU(Arithmetic Logic Unit)ALU是运算器的核心。它是以全加器为基础,辅之以移位寄存器及相应控制逻辑组合而成的电路,在控制信号的作用下可完成加、减、乘、除四则运算和各种逻辑运算。就像刚才提到的,这里就相当于工厂中的生产线,负责运算数据。2.寄存器组 RS(Register Set或Registers)RS实质上是CPU中暂时存放数据的地方,里面保存着那些等待处理的数据,或已经处理过的数据,CPU访问寄存器所用的时间要比访问内存的时间短。采用寄存器,可以减少CPU访问内存的次数,从而提高了CPU的工作速度。但因为受到芯片面积和集成度所限,寄存器组的容量不可能很大。寄存器组可分为专用寄存器和通用寄存器。专用寄存器的作用是固定的,分别寄存相应的数据。而通用寄存器用途广泛并可由程序员规定其用途。通用寄存器的数目因微处理器而异。3.控制单元(Control Unit)正如工厂的物流分配部门,控制单元是整个CPU的指挥控制中心,由指令寄存器IR(Instruction Register)、指令译码器ID(Instruction Decoder)和操作控制器0C(Operation Controller)三个部件组成,对协调整个电脑有序工作极为重要。它根据用户预先编好的程序,依次从存储器中取出各条指令,放在指令寄存器IR中,通过指令译码(分析)确定应该进行什么操作,然后通过操作控制器OC,按确定的时序,向相应的部件发出微操作控制信号。操作控制器OC中主要包括节拍脉冲发生器、控制矩阵、时钟脉冲发生器、复位电路和启停电路等控制逻辑。4.总线(Bus)就像工厂中各部位之间的联系渠道,总线实际上是一组导线,是各种公共信号线的集合,用于作为电脑中所有各组成部分传输信息共同使用的“公路”。直接和CPU相连的总线可称为局部总线。其中包括: 数据总线DB(Data Bus)、地址总线AB(Address Bus) 、控制总线CB(Control Bus)。其中,数据总线用来传输数据信息;地址总线用于传送CPU发出的地址信息;控制总线用来传送控制信号、时序信号和状态信息等。CPU的工作流程由晶体管组成的CPU是作为处理数据和执行程序的核心,其英文全称是:Central Processing Unit,即中央处理器。首先,CPU的内部结构可以分为控制单元,逻辑运算单元和存储单元(包括内部总线及缓冲器)三大部分。CPU的工作原理就像一个工厂对产品的加工过程:进入工厂的原料(程序指令),经过物资分配部门(控制单元)的调度分配,被送往生产线(逻辑运算单元),生产出成品(处理后的数据)后,再存储在仓库(存储单元)中,最后等着拿到市场上去卖(交由应用程序使用)。在这个过程中,我们注意到从控制单元开始,CPU就开始了正式的工作,中间的过程是通过逻辑运算单元来进行运算处理,交到存储单元代表工作的结束。数据与指令在CPU中的运行刚才已经为大家介绍了CPU的部件及基本原理情况,现在,我们来看看数据是怎样在CPU中运行的。我们知道,数据从输入设备流经内存,等待CPU的处理,这些将要处理的信息是按字节存储的,也就是以8位二进制数或8比特为1个单元存储,这些信息可以是数据或指令。数据可以是二进制表示的字符、数字或颜色等等。而指令告诉CPU对数据执行哪些操作,比如完成加法、减法或移位运算。我们假设在内存中的数据是最简单的原始数据。首先,指令指针(Instruction Pointer)会通知CPU,将要执行的指令放置在内存中的存储位置。因为内存中的每个存储单元都有编号(称为地址),可以根据这些地址把数据取出,通过地址总线送到控制单元中,指令译码器从指令寄存器IR中拿来指令,翻译成CPU可以执行的形式,然后决定完成该指令需要哪些必要的操作,它将告诉算术逻辑单元(ALU)什么时候计算,告诉指令读取器什么时候获取数值,告诉指令译码器什么时候翻译指令等等。假如数据被送往算术逻辑单元,数据将会执行指令中规定的算术运算和其他各种运算。当数据处理完毕后,将回到寄存器中,通过不同的指令将数据继续运行或者通过DB总线送到数据缓存器中。基本上,CPU就是这样去执行读出数据、处理数据和往内存写数据3项基本工作。但在通常情况下,一条指令可以包含按明确顺序执行的许多操作,CPU的工作就是执行这些指令,完成一条指令后,CPU的控制单元又将告诉指令读取器从内存中读取下一条指令来执行。这个过程不断快速地重复,快速地执行一条又一条指令,产生你在显示器上所看到的结果。我们很容易想到,在处理这么多指令和数据的同时,由于数据转移时差和CPU处理时差,肯定会出现混乱处理的情况。为了保证每个操作准时发生,CPU需要一个时钟,时钟控制着CPU所执行的每一个动作。时钟就像一个节拍器,它不停地发出脉冲,决定CPU的步调和处理时间,这就是我们所熟悉的CPU的标称速度,也称为主频。主频数值越高,表明CPU的工作速度越快。如何提高CPU工作效率既然CPU的主要工作是执行指令和处理数据,那么工作效率将成为CPU的最主要内容,因此,各CPU厂商也尽力使CPU处理数据的速度更快。根据CPU的内部运算结构,一些制造厂商在CPU内增加了另一个算术逻辑单元(ALU),或者是另外再设置一个处理非常大和非常小的数据浮点运算单元(Floating Point Unit,FPU),这样就大大加快了数据运算的速度。而在执行效率方面,一些厂商通过流水线方式或以几乎并行工作的方式执行指令的方法来提高指令的执行速度。刚才我们提到,指令的执行需要许多独立的操作,诸如取指令和译码等。最初CPU在执行下一条指令之前必须全部执行完上一条指令,而现在则由分布式的电路各自执行操作。也就是说,当这部分的电路完成了一件工作后,第二件工作立即占据了该电路,这样就大大增加了执行方面的效率。另外,为了让指令与指令之间的连接更加准确,现在的CPU通常会采用多种预测方式来控制指令更高效率地执行。资料来自硅谷动力
2023-08-13 14:36:251

CPU在原理上有哪三个部分组成?他们的功能是什么?他们与内存是什么关系?

cpu进行运算所需要的数据都是从内存而不是硬盘里读取的。
2023-08-13 14:36:333

cpu是什么?

cpu就是中央处理器包括运算器和控制器负责程序运行。在向大家介绍CPU详细的情形之前,务必要让大家弄清楚到底CPU是什么?它到底有那些重要的性能指标呢?CPU的英文全称是CentralProcessingUnit,我们翻译成中文也就是中央处理器。CPU(微型机系统)从雏形出现到发壮大的今天(下文会有交代),由于制造技术的越来越现今,在其中所集成的电子元件也越来越多,上万个,甚至是上百万个微型的晶体管构成了CPU的内部结构。那么这上百万个晶体管是如何工作的呢?看上去似乎很深奥,其实只要归纳起来稍加分析就会一目了然的,CPU的内部结构可分为控制单元,逻辑单元和存储单元三大部分。而CPU的工作原理就象一个工厂对产品的加工过程:进入工厂的原料(指令),经过物资分配部门(控制单元)的调度分配,被送往生产线(逻辑运算单元),生产出成品(处理后的数据)后,再存储在仓库(存储器)中,最后等着拿到市场上去卖(交由应用程序使用)。CPU作为是整个微机系统的核心,它往往是各种档次微机的代名词,如往日的286、386、486,到今日的奔腾、奔腾二、K6等等,CPU的性能大致上也就反映出了它所配置的那部微机的性能,因此它的性能指标十分重要。在这里我们向大家简单介绍一些CPU主要的性能指标:第一、主频,倍频,外频。经常听别人说:“这个CPU的频率是多少多少。。。。”其实这个泛指的频率是指CPU的主频,主频也就是CPU的时钟频率,英文全称:CPUClockSpeed,简单地说也就是CPU运算时的工作频率。一般说来,主频越高,一个时钟周期里面完成的指令数也越多,当然CPU的速度也就越快了。不过由于各种各样的CPU它们的内部结构也不尽相同,所以并非所有的时钟频率相同的CPU的性能都一样。至于外频就是系统总线的工作频率;而倍频则是指CPU外频与主频相差的倍数。三者是有十分密切的关系的:主频=外频x倍频。第二:内存总线速度,英文全称是Memory-BusSpeed。CPU处理的数据是从哪里来的呢?学过一点计算机基本原理的朋友们都会清楚,是从主存储器那里来的,而主存储器指的就是我们平常所说的内存了。一般我们放在外存(磁盘或者各种存储介质)上面的资料都要通过内存,再进入CPU进行处理的。所以与内存之间的通道枣内存总线的速度对整个系统性能就显得很重要了,由于内存和CPU之间的运行速度或多或少会有差异,因此便出现了二级缓存,来协调两者之间的差异,而内存总线速度就是指CPU与二级(L2)高速缓存和内存之间的通信速度。
2023-08-13 14:36:531

cpu卡工作原理

这是操作系统原理里的,说起来比较复杂,你还是去查查相关资料吧
2023-08-13 14:37:153

电脑CPU里运算器和控制器的工作原理

运算器由算术逻辑单元(ALU)、累加器、状态寄存器、通用寄存器组等组成。算术逻辑运算单元(ALU)的基本功能为加、减、乘、除四则运算,与、或、非、异或等逻辑操作,以及移位、求补等操作。计算机运行时,运算器的操作和操作种类由控制器决定。运算器处理的数据来自存储器;处理后的结果数据通常送回存储器,或暂时寄存在运算器中。控制器按预定目的产生控制信息的仪器或成套装置。自动控制系统实现控制的核心部分。控制器在闭环控制系统中接受来自受控对象的测量信号,按照一定的控制规律产生控制信号推动执行器工作,完成闭环控制,称为调节器;用于开环控制系统的控制器称为顺序控制器,它按照预定的时间顺序或逻辑条件顺序推动执行器实现开环控制。控制器按所用信号形式分为模拟调节器和数字控制器。数字控制器又分为顺序控制器和数字调节器。控制器是指挥计算机的各个部件按照指令的功能要求协调工作的部件,是计算机的神经中枢和指挥中心,由指令寄存器IR(InstructionRegister)、程序计数器PC(ProgramCounter)和操作控制器0C(OperationController)三个部件组成,对协调整个电脑有序工作极为重要。指令寄存器:用以保存当前执行或即将执行的指令的一种寄存器。指令内包含有确定操作类型的操作码和指出操作数来源或去向的地址。指令长度随不同计算机而异,指令寄存器的长度也随之而异。计算机的所有操作都是通过分析存放在指令寄存器中的指令后再执行的。指令寄存器的输人端接收来自存储器的指令,指令寄存器的输出端分为两部分。操作码部分送到译码电路进行分析,指出本指令该执行何种类型的操作;地址部分送到地址加法器生成有效地址后再送到存储器,作为取数或存数的地址。存储器可以指主存、高速缓存或寄存器栈等用来保存当前正在执行的一条指令。当执行一条指令时,先把它从内存取到数据寄存器(DR)中,然后再传送至IR。指令划分为操作码和地址码字段,由二进制数字组成。为了执行任何给定的指令,必须对操作码进行测试,以便识别所要求的操作。指令译码器就是做这项工作的。指令寄存器中操作码字段的输出就是指令译码器的输入。操作码一经译码后,即可向操作控制器发出具体操作的特定信号。程序计数器:指明程序中下一次要执行的指令地址的一种计数器,又称指令计数器。它兼有指令地址寄存器和计数器的功能。当一条指令执行完毕的时候,程序计数器作为指令地址寄存器,其内容必须已经改变成下一条指令的地址,从而使程序得以持续运行。
2023-08-13 14:37:262

什么是CPU

CPU就是中央处理器包括运算器和控制器负责程序运行。在向大家介绍CPU详细的情形之前,务必要让大家弄清楚到底CPU是什么?它到底有那些重要的性能指标呢?CPU的英文全称是CentralProcessingUnit,我们翻译成中文也就是中央处理器。CPU(微型机系统)从雏形出现到发壮大的今天(下文会有交代),由于制造技术的越来越现今,在其中所集成的电子元件也越来越多,上万个,甚至是上百万个微型的晶体管构成了CPU的内部结构。那么这上百万个晶体管是如何工作的呢?看上去似乎很深奥,其实只要归纳起来稍加分析就会一目了然的,CPU的内部结构可分为控制单元,逻辑单元和存储单元三大部分。而CPU的工作原理就象一个工厂对产品的加工过程:进入工厂的原料(指令),经过物资分配部门(控制单元)的调度分配,被送往生产线(逻辑运算单元),生产出成品(处理后的数据)后,再存储在仓库(存储器)中,最后等着拿到市场上去卖(交由应用程序使用)。CPU作为是整个微机系统的核心,它往往是各种档次微机的代名词,如往日的286、386、486,到今日的奔腾、奔腾二、K6等等,CPU的性能大致上也就反映出了它所配置的那部微机的性能,因此它的性能指标十分重要。在这里我们向大家简单介绍一些CPU主要的性能指标:  第一、主频,倍频,外频。经常听别人说:“这个CPU的频率是多少多少。。。。”其实这个泛指的频率是指CPU的主频,主频也就是CPU的时钟频率,英文全称:CPUClockSpeed,简单地说也就是CPU运算时的工作频率。一般说来,主频越高,一个时钟周期里面完成的指令数也越多,当然CPU的速度也就越快了。不过由于各种各样的CPU它们的内部结构也不尽相同,所以并非所有的时钟频率相同的CPU的性能都一样。至于外频就是系统总线的工作频率;而倍频则是指CPU外频与主频相差的倍数。三者是有十分密切的关系的:主频=外频x倍频。  第二:内存总线速度,英文全称是Memory-BusSpeed。CPU处理的数据是从哪里来的呢?学过一点计算机基本原理的朋友们都会清楚,是从主存储器那里来的,而主存储器指的就是我们平常所说的内存了。一般我们放在外存(磁盘或者各种存储介质)上面的资料都要通过内存,再进入CPU进行处理的。所以与内存之间的通道枣内存总线的速度对整个系统性能就显得很重要了,由于内存和CPU之间的运行速度或多或少会有差异,因此便出现了二级缓存,来协调两者之间的差异,而内存总线速度就是指CPU与二级(L2)高速缓存和内存之间的通信速度。  第三、扩展总线速度,英文全称是Expansion-BusSpeed。扩展总线指的就是指安装在微机系统上的局部总线如VESA或PCI总线,我们打开电脑的时候会看见一些插槽般的东西,这些就是扩展槽,而扩展总线就是CPU联系这些外部设备的桥梁。  第四:工作电压,英文全称是:SupplyVoltage。任何电器在工作的时候都需要电,自然也会有额定的电压,CPU当然也不例外了,工作电压指的也就是CPU正常工作所需的电压。早期CPU(286枣486时代)的工作电压一般为5V,那是因为当时的制造工艺相对落后,以致于CPU的发热量太大,弄得寿命减短。随着CPU的制造工艺与主频的提高,近年来各种CPU的工作电压有逐步下降的趋势,以解决发热过高的问题。  第五:地址总线宽度。地址总线宽度决定了CPU可以访问的物理地址空间,简单地说就是CPU到底能够使用多大容量的内存。16位的微机我们就不用说了,但是对于386以上的微机系统,地址线的宽度为32位,最多可以直接访问4096MB(4GB)的物理空间。而今天能够用上1GB内存的人还没有多少个呢(服务器除外)。  第六:数据总线宽度。数据总线负责整个系统的数据流量的大小,而数据总线宽度则决定了CPU与二级高速缓存、内存以及输入/输出设备之间一次数据传输的信息量。  第七:协处理器。在486以前的CPU里面,是没有内置协处理器的。由于协处理器主要的功能就是负责浮点运算,因此386、286、8088等等微机CPU的浮点运算性能都相当落后,相信接触过386的朋友都知道主板上可以另外加一个外置协处理器,其目的就是为了增强浮点运算的功能。自从486以后,CPU一般都内置了协处理器,协处理器的功能也不再局限于增强浮点运算,含有内置协处理器的CPU,可以加快特定类型的数值计算,某些需要进行复杂计算的软件系统,如高版本的AUTOCAD就需要协处理器支持。  第八:超标量。超标量是指在一个时钟周期内CPU可以执行一条以上的指令。这在486或者以前的CPU上是很难想象的,只有Pentium级以上CPU才具有这种超标量结构;486以下的CPU属于低标量结构,即在这类CPU内执行一条指令至少需要一个或一个以上的时钟周期。  第九:L1高速缓存,也就是我们经常说的一级高速缓存。在CPU里面内置了高速缓存可以提高CPU的运行效率,这也正是486DLC比386DX-40快的原因。内置的L1高速缓存的容量和结构对CPU的性能影响较大,容量越大,性能也相对会提高不少,所以这也正是一些公司力争加大L1级高速缓冲存储器容量的原因。不过高速缓冲存储器均由静态RAM组成,结构较复杂,在CPU管芯面积不能太大的情况下,L1级高速缓存的容量不可能做得太大。  第十:采用回写(WriteBack)结构的高速缓存。它对读和写操作均有效,速度较快。而采用写通(Write-through)结构的高速缓存,仅对读操作有效.第十一:动态处理。动态处理是应用在高能奔腾处理器中的新技术,创造性地把三项专为提高处理器对数据的操作效率而设计的技术融合在一起。这三项技术是多路分流预测、数据流量分析和猜测执行。动态处理并不是简单执行一串指令,而是通过操作数据来提高处理器的工作效率。动态处理包括了枣1、多路分流预测:通过几个分支对程序流向进行预测,采用多路分流预测算法后,处理器便可参与指令流向的跳转。它预测下一条指令在内存中位置的精确度可以达到惊人的90%以上。这是因为处理器在取指令时,还会在程序中寻找未来要执行的指令。这个技术可加速向处理器传送任务。2、数据流量分析:抛开原程序的顺序,分析并重排指令,优化执行顺序:处理器读取经过解码的软件指令,判断该指令能否处理或是否需与其它指令一道处理。然后,处理器再决定如何优化执行顺序以便高效地处理和执行指令。3、猜测执行:通过提前判读并执行有可能需要的程序指令的方式提高执行速度:当处理器执行指令时(每次五条),采用的是“猜测执行”的方法。这样可使奔腾II处理器超级处理能力得到充分的发挥,从而提升软件性能。被处理的软件指令是建立在猜测分支基础之上,因此结果也就作为“预测结果”保留起来。一旦其最终状态能被确定,指令便可返回到其正常顺序并保持永久的机器状态。
2023-08-13 14:37:3710

CPU工作原理

CPU的原始工作模式 在了解CPU工作原理之前,我们先简单谈谈CPU是如何生产出来的。CPU是在特别纯净的硅材料上制造的。一个CPU芯片包含上百万个精巧的晶体管。人们在一块指甲盖大小的硅片上,用化学的方法蚀刻或光刻出晶体管。因此,从这个意义上说,CPU正是由晶体管组合而成的。简单而言,晶体管就是微型电子开关,它们是构建CPU的基石,你可以把一个晶体管当作一个电灯开关,它们有个操作位,分别代表两种状态:ON(开)和OFF(关)。这一开一关就相当于晶体管的连通与断开,而这两种状态正好与二进制中的基础状态“0”和“1”对应!这样,计算机就具备了处理信息的能力。 但你不要以为,只有简单的“0”和“1”两种状态的晶体管的原理很简单,其实它们的发展是经过科学家们多年的辛苦研究得来的。在晶体管之前,计算机依靠速度缓慢、低效率的真空电子管和机械开关来处理信息。后来,科研人员把两个晶体管放置到一个硅晶体中,这样便创作出第一个集成电路,再后来才有了微处理器。 看到这里,你一定想知道,晶体管是如何利用“0”和“1”这两种电子信号来执行指令和处理数据的呢?其实,所有电子设备都有自己的电路和开关,电子在电路中流动或断开,完全由开关来控制,如果你将开关设置为OFF,电子将停止流动,如果你再将其设置为ON,电子又会继续流动。晶体管的这种ON与OFF的切换只由电子信号控制,我们可以将晶体管称之为二进制设备。这样,晶体管的ON状态用“1”来表示,而OFF状态则用“0”来表示,就可以组成最简单的二进制数。众多晶体管产生的多个“1”与“0”的特殊次序和模式能代表不同的情况,将其定义为字母、数字、颜色和图形。举个例子,十进位中的1在二进位模式时也是“1”,2在二进位模式时是“10”,3是“11”,4是“100”,5是“101”,6是“110”等等,依此类推,这就组成了计算机工作采用的二进制语言和数据。成组的晶体管联合起来可以存储数值,也可以进行逻辑运算和数字运算。加上石英时钟的控制,晶体管组就像一部复杂的机器那样同步地执行它们的功能。 CPU的内部结构 现在我们已经大概知道CPU是负责些什么事情,但是具体由哪些部件负责处理数据和执行程序呢?1.算术逻辑单元ALU(Arithmetic Logic Unit) ALU是运算器的核心。它是以全加器为基础,辅之以移位寄存器及相应控制逻辑组合而成的电路,在控制信号的作用下可完成加、减、乘、除四则运算和各种逻辑运算。就像刚才提到的,这里就相当于工厂中的生产线,负责运算数据。2.寄存器组 RS(Register Set或Registers) RS实质上是CPU中暂时存放数据的地方,里面保存着那些等待处理的数据,或已经处理过的数据,CPU访问寄存器所用的时间要比访问内存的时间短。采用寄存器,可以减少CPU访问内存的次数,从而提高了CPU的工作速度。但因为受到芯片面积和集成度所限,寄存器组的容量不可能很大。寄存器组可分为专用寄存器和通用寄存器。专用寄存器的作用是固定的,分别寄存相应的数据。而通用寄存器用途广泛并可由程序员规定其用途。通用寄存器的数目因微处理器而异。3.控制单元(Control Unit) 正如工厂的物流分配部门,控制单元是整个CPU的指挥控制中心,由指令寄存器IR(Instruction Register)、指令译码器ID(Instruction Decoder)和操作控制器0C(Operation Controller)三个部件组成,对协调整个电脑有序工作极为重要。它根据用户预先编好的程序,依次从存储器中取出各条指令,放在指令寄存器IR中,通过指令译码(分析)确定应该进行什么操作,然后通过操作控制器OC,按确定的时序,向相应的部件发出微操作控制信号。操作控制器OC中主要包括节拍脉冲发生器、控制矩阵、时钟脉冲发生器、复位电路和启停电路等控制逻辑。4.总线(Bus) 就像工厂中各部位之间的联系渠道,总线实际上是一组导线,是各种公共信号线的集合,用于作为电脑中所有各组成部分传输信息共同使用的“公路”。直接和CPU相连的总线可称为局部总线。其中包括: 数据总线DB(Data Bus)、地址总线AB(Address Bus) 、控制总线CB(Control Bus)。其中,数据总线用来传输数据信息;地址总线用于传送CPU发出的地址信息;控制总线用来传送控制信号、时序信号和状态信息等。 CPU的工作流程 由晶体管组成的CPU是作为处理数据和执行程序的核心,其英文全称是:Central Processing Unit,即中央处理器。首先,CPU的内部结构可以分为控制单元,逻辑运算单元和存储单元(包括内部总线及缓冲器)三大部分。CPU的工作原理就像一个工厂对产品的加工过程:进入工厂的原料(程序指令),经过物资分配部门(控制单元)的调度分配,被送往生产线(逻辑运算单元),生产出成品(处理后的数据)后,再存储在仓库(存储单元)中,最后等着拿到市场上去卖(交由应用程序使用)。在这个过程中,我们注意到从控制单元开始,CPU就开始了正式的工作,中间的过程是通过逻辑运算单元来进行运算处理,交到存储单元代表工作的结束。 数据与指令在CPU中的运行 刚才已经为大家介绍了CPU的部件及基本原理情况,现在,我们来看看数据是怎样在CPU中运行的。我们知道,数据从输入设备流经内存,等待CPU的处理,这些将要处理的信息是按字节存储的,也就是以8位二进制数或8比特为1个单元存储,这些信息可以是数据或指令。数据可以是二进制表示的字符、数字或颜色等等。而指令告诉CPU对数据执行哪些操作,比如完成加法、减法或移位运算。 我们假设在内存中的数据是最简单的原始数据。首先,指令指针(Instruction Pointer)会通知CPU,将要执行的指令放置在内存中的存储位置。因为内存中的每个存储单元都有编号(称为地址),可以根据这些地址把数据取出,通过地址总线送到控制单元中,指令译码器从指令寄存器IR中拿来指令,翻译成CPU可以执行的形式,然后决定完成该指令需要哪些必要的操作,它将告诉算术逻辑单元(ALU)什么时候计算,告诉指令读取器什么时候获取数值,告诉指令译码器什么时候翻译指令等等。 假如数据被送往算术逻辑单元,数据将会执行指令中规定的算术运算和其他各种运算。当数据处理完毕后,将回到寄存器中,通过不同的指令将数据继续运行或者通过DB总线送到数据缓存器中。 基本上,CPU就是这样去执行读出数据、处理数据和往内存写数据3项基本工作。但在通常情况下,一条指令可以包含按明确顺序执行的许多操作,CPU的工作就是执行这些指令,完成一条指令后,CPU的控制单元又将告诉指令读取器从内存中读取下一条指令来执行。这个过程不断快速地重复,快速地执行一条又一条指令,产生你在显示器上所看到的结果。我们很容易想到,在处理这么多指令和数据的同时,由于数据转移时差和CPU处理时差,肯定会出现混乱处理的情况。为了保证每个操作准时发生,CPU需要一个时钟,时钟控制着CPU所执行的每一个动作。时钟就像一个节拍器,它不停地发出脉冲,决定CPU的步调和处理时间,这就是我们所熟悉的CPU的标称速度,也称为主频。主频数值越高,表明CPU的工作速度越快。 如何提高CPU工作效率 既然CPU的主要工作是执行指令和处理数据,那么工作效率将成为CPU的最主要内容,因此,各CPU厂商也尽力使CPU处理数据的速度更快。 根据CPU的内部运算结构,一些制造厂商在CPU内增加了另一个算术逻辑单元(ALU),或者是另外再设置一个处理非常大和非常小的数据浮点运算单元(Floating Point Unit,FPU),这样就大大加快了数据运算的速度。 而在执行效率方面,一些厂商通过流水线方式或以几乎并行工作的方式执行指令的方法来提高指令的执行速度。刚才我们提到,指令的执行需要许多独立的操作,诸如取指令和译码等。最初CPU在执行下一条指令之前必须全部执行完上一条指令,而现在则由分布式的电路各自执行操作。也就是说,当这部分的电路完成了一件工作后,第二件工作立即占据了该电路,这样就大大增加了执行方面的效率。 另外,为了让指令与指令之间的连接更加准确,现在的CPU通常会采用多种预测方式来控制指令更高效率地执行。
2023-08-13 14:39:111

CPU工作原理

CPU是一个电子元件,它的内部元件主要包括:控制单元,逻辑单元,存储单元三大部分。指令由控制单元分配到逻辑运算单元,经过加工处理后,再送到存储单元里等待应用程序的使用。 为了增加CPU的执行效能各厂商发展出很多技术。1、多个运算单元同时进行运算。 2、管线功能:让指令或资料同时多笔准备好。 3、预先存取功能:当程序或资料还没有执行到时,便预先取得并存于CPU内。 4、预测功能:预测程序会执行的路径预先把资料先取回来。 5、多媒体功能:把一些以往由专业多媒体芯片的功能加入CPU。
2023-08-13 14:39:222

电脑中的CPU是干什么用的呀?

中央处理器可以由几块电路块甚至由整个机架组成,执行速度一般都在几个MIPS(每秒执行100万条指令)以上,有的已经达到几百 MIPS ,工作速度与工作主频和体系结构都有关系。未来,中央处理器工作频率的提高已逐渐受到物理上的限制,而内部执行性(指利用中央处理器内部的硬件资源)的进一步改进是提高中央处理器工作速度而维持软件兼容的一个重要方向。
2023-08-13 14:39:313

CPU工作原理

专业的解释您可能是一头雾水,用个形象的比喻来给您说吧,CPU是就相当于公司的老板,南桥北桥就相当各个部门的老总,声卡、网卡、硬盘、显卡、内存、光驱等设备就相当于公司各个部门的职员,CPU发出指令给指令老总要做一项什么工作,老总安排给所在的部门的职员去处理,整个过程CPU不和职员直接接触。
2023-08-13 14:39:504

cpu由什么组成

cpu由运算器、控制器,寄存器组成。运算器是计算机中执行各种算术和逻辑运算操作的部件,它的基本功能是完成对各种数据的加工处理,例如算术四则运算,与、或、求反等逻辑运算,算术和逻辑移位操作,比较数值等。控制器是指挥计算机的各个部件按照指令的功能要求协调工作的部件,它的功能是根据指令操作码和时序信号,产生各种操作控制信号,以便正确地建立数据通路,从而完成取指令和执行指令的控制。寄存器是CPU内部重要的数据存储资源,是汇编程序员能直接使用的硬件资源之一、它一般用来保存程序的中间结果,为随后的指令快速提供操作数,从而避免把中间结果存入内存,再读取内存的操作。cpu工作原理介绍取指令:即将一条指令从主存储器中取到指令寄存器的过程。程序计数器中的数值,用来指示当前指令在主存中的位置。当一条指令被取出后,程序计数器(PC)中的数值将根据指令字长度自动递增。指令译码:指令寄存器中的指令经过译码,决定该指令应进行何种操作、操作数在哪里。执行指令:以一定格式将执行阶段的结果简单的写回。运算结果经常被写进CPU内部的暂存器,以供随后指令快速存取。修改指令:修改指令计数器,决定下一条指令的地址。
2023-08-13 14:39:591

cpu的作用是什么

CPU的主要作用如下:1、处理指令,英文Processing instructions,这是指控制程序中指令的执行顺序。程序中的各指令之间是有严格顺序的,必须严格按程序规定的顺序执行,才能保证计算机系统工作的正确性。2、执行操作,英文Perform an action,一条指令的功能往往是由计算机中的部件执行一系列的操作来实现的。CPU要根据指令的功能,产生相应的操作控制信号,发给相应的部件,从而控制这些部件按指令的要求进行动作。3、控制时间,英文Control time,时间控制就是对各种操作实施时间上的定时。在一条指令的执行过程中,在什么时间做什么操作均应受到严格的控制。只有这样,计算机才能有条不紊地工作。4、处理数据,即对数据进行算术运算和逻辑运算,或进行其他的信息处理。其功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据, 并执行指令。拓展资料:1,cpu的工作原理就象一个工厂对产品的加工过程:进入工厂的原料(指令),经过物资分配部门(控制单元)的调度分配,被送往生产线(逻辑运算单元)。2,生产出成品(处理后的数据)后,再存储在仓库(存储器)中,最后等着拿到市场上去卖(交由应用程序使用)。cpu作为是整个微机系统的核心,它往往是各种档次微机的代名词,如往日的286、386、486,到如今的奔腾、奔腾四、K6等等,cpu的性能大致上也就反映出了它所配置的那部微机的性能,因此它的性能指标十分重要。3,CPU制造工艺的微米是指IC内电路与电路之间的距离。制造工艺的趋势是向密集度愈高的方向发展。密度愈高的IC电路设计,意味着在同样大小面积的IC中,可以拥有密度更高、功能更复杂的电路设计。4,主要的180nm、130nm、90nm、65nm、45纳米、22nm,intel已经于2010年发布32纳米的制造工艺的酷睿i3/酷睿i5/酷睿i7系列并于2012年4月发布了22纳米酷睿i3/i5/i7系列。并且已有14nm产品的计划(据新闻报道14nm将于2013年下半年在笔记本处理器首发。)。5,而AMD则表示、自己的产品将会直接跳过32nm工艺(2010年第三季度生产少许32nm产品、如Orochi、Llano)于2011年中期初发布28nm的产品(APU)。TrinityAPU已在2012年10月2日正式发布,工艺仍然32nm,28nm工艺代号Kaveri反复推迟。6,2013年上市的28nm的Apu仅有平板与笔记本低端处理器,代号Kabini。而且鲜为人知,市场反应平常。据可靠消息,2014年上半年可能有28nm的台式Apu发布,其gpu将采用GCN架构,与高端A卡同架构。
2023-08-13 14:40:171

cpu怎么靠电能驱动的

在了解CPU工作原理之前,我们先简单谈谈CPU是如何生产出来的。CPU是在特别纯净的硅材料上制造的。一个CPU芯片包含上百万个精巧的晶体管。人们在一块指甲盖大小的硅片上,用化学的方法蚀刻或光刻出晶体管。因此,从这个意义上说,CPU正是由晶体管组合而成的。简单而言,晶体管就是微型电子开关,它们是构建CPU的基石,你可以把一个晶体管当作一个电灯开关,它们有个操作位,分别代表两种状态:ON(开)和OFF(关)。这一开一关就相当于晶体管的连通与断开,而这两种状态正好与二进制中的基础状态“0”和“1”对应!这样,计算机就具备了处理信息的能力。 但你不要以为,只有简单的“0”和“1”两种状态的晶体管的原理很简单,其实它们的发展是经过科学家们多年的辛苦研究得来的。在晶体管之前,计算机依靠速度缓慢、低效率的真空电子管和机械开关来处理信息。后来,科研人员把两个晶体管放置到一个硅晶体中,这样便创作出第一个集成电路,再后来才有了微处理器。 看到这里,你一定想知道,晶体管是如何利用“0”和“1”这两种电子信号来执行指令和处理数据的呢?其实,所有电子设备都有自己的电路和开关,电子在电路中流动或断开,完全由开关来控制,如果你将开关设置为OFF,电子将停止流动,如果你再将其设置为ON,电子又会继续流动。晶体管的这种ON与OFF的切换只由电子信号控制,我们可以将晶体管称之为二进制设备。这样,晶体管的ON状态用“1”来表示,而OFF状态则用“0”来表示,就可以组成最简单的二进制数。众多晶体管产生的多个“1”与“0”的特殊次序和模式能代表不同的情况,将其定义为字母、数字、颜色和图形。举个例子,十进位中的1在二进位模式时也是“1”,2在二进位模式时是“10”,3是“11”,4是“100”,5是“101”,6是“110”等等,依此类推,这就组成了计算机工作采用的二进制语言和数据。成组的晶体管联合起来可以存储数值,也可以进行逻辑运算和数字运算。加上石英时钟的控制,晶体管组就像一部复杂的机器那样同步地执行它们的功能。
2023-08-13 14:40:331

CPU工作原理是什么?内部构造怎样?

CPU是Central Processing Unit的缩写,即中央处理器。CPU发展至今,其中所集成的电子元件也越来越多,上万个晶体管构成了CPU的内部结构。那么这上百万个晶体管是如何工作的呢?看上去似乎很深奥,但归纳起来,CPU的内部结构可分为控制单元,逻辑单元和存储单元三大部分。CPU的工作原理就象一个工厂对产品的加工过程:进入工厂的原料(指令),经过物资分配部门(控制单元)的调度分配,被送往生产线(逻辑运算单元),生产出成品(处理后的数据)后,再存储在仓库(存储器)中,最后等着拿到市场上去卖(交由应用程序使用)。 CPU是整个微机系统的核心,它往往是各种档次微机的代名词,CPU的性能大致上反映出微机的性能,因此它的性能指标十分重要。CPU主要的性能指标有: 1.主频,倍频,外频:主频是CPU的时钟频率(CPU Clock Speed)即系统总线的工作频率。一般说来,主频越高,CPU的速度越快。由于内部结构不同,并非所有的时钟频率相同的CPU的性能都一样。外频即系统总线的工作频率;倍频则是指CPU外频与主频相差的倍数。三者关系是:主频=外频x倍频。 2.内存总线速度(Memory-Bus Speed): 指CPU与二级(L2)高速缓存和内存之间的通信速度。 3.扩展总线速度(Expansion-Bus Speed): 指安装在微机系统上的局部总线如VESA或PCI总线接口卡的工作速度。 4.工作电压(Supply Voltage): 指CPU正常工作所需的电压。早期CPU的工作电压一般为5V,随着CPU主频的提高,CPU工作电压有逐步下降的趋势,以解决发热过高的问题。 5.地址总线宽度:地址总线宽度决定了CPU可以访问的物理地址空间,对于486以上的微机系统,地址线的宽度为32位,最多可以直接访问4096 MB的物理空间。 6.数据总线宽度:数据总线宽度决定了CPU与二级高速缓存、内存以及输入/输出设备之间一次数据传输的信息量。 7.内置协处理器:含有内置协处理器的CPU,可以加快特定类型的数值计算,某些需要进行复杂计算的软件系统,如高版本的AUTO CAD就需要协处理器支持。 8.超标量:是指在一个时钟周期内CPU可以执行一条以上的指令。Pentium级以上CPU均具有超标量结构;而486以下的CPU属于低标量结构,即在这类CPU内执行一条指令至少需要一个或一个以上的时钟周期。 9.L1高速缓存即一级高速缓存:内置高速缓存可以提高CPU的运行效率,这也正是486DLC比386DX-40快的原因。内置的L1高速缓存的容量和结构对CPU的性能影响较大,这也正是一些公司力争加大L1级高速缓冲存储器容量的原因。不过高速缓冲存储器均由静态RAM组成,结构较复杂,在CPU管芯面积不能太大的情况下,L1级高速缓存的容量不可能做得太大。 10.采用回写(Write Back)结构的高速缓存:它对读和写操作均有效,速度较快。而采用写通(Write-through)结构的高速缓存,仅对读操作有效 2回答
2023-08-13 14:40:571

什么是CPU?

CPU就是中央处理器包括运算器和控制器负责程序运行。在向大家介绍CPU详细的情形之前,务必要让大家弄清楚到底CPU是什么?它到底有那些重要的性能指标呢?CPU的英文全称是CentralProcessingUnit,我们翻译成中文也就是中央处理器。CPU(微型机系统)从雏形出现到发壮大的今天(下文会有交代),由于制造技术的越来越现今,在其中所集成的电子元件也越来越多,上万个,甚至是上百万个微型的晶体管构成了CPU的内部结构。那么这上百万个晶体管是如何工作的呢?看上去似乎很深奥,其实只要归纳起来稍加分析就会一目了然的,CPU的内部结构可分为控制单元,逻辑单元和存储单元三大部分。而CPU的工作原理就象一个工厂对产品的加工过程:进入工厂的原料(指令),经过物资分配部门(控制单元)的调度分配,被送往生产线(逻辑运算单元),生产出成品(处理后的数据)后,再存储在仓库(存储器)中,最后等着拿到市场上去卖(交由应用程序使用)。CPU作为是整个微机系统的核心,它往往是各种档次微机的代名词,如往日的286、386、486,到今日的奔腾、奔腾二、K6等等,CPU的性能大致上也就反映出了它所配置的那部微机的性能,因此它的性能指标十分重要。在这里我们向大家简单介绍一些CPU主要的性能指标:  第一、主频,倍频,外频。经常听别人说:“这个CPU的频率是多少多少。。。。”其实这个泛指的频率是指CPU的主频,主频也就是CPU的时钟频率,英文全称:CPUClockSpeed,简单地说也就是CPU运算时的工作频率。一般说来,主频越高,一个时钟周期里面完成的指令数也越多,当然CPU的速度也就越快了。不过由于各种各样的CPU它们的内部结构也不尽相同,所以并非所有的时钟频率相同的CPU的性能都一样。至于外频就是系统总线的工作频率;而倍频则是指CPU外频与主频相差的倍数。三者是有十分密切的关系的:主频=外频x倍频。  第二:内存总线速度,英文全称是Memory-BusSpeed。CPU处理的数据是从哪里来的呢?学过一点计算机基本原理的朋友们都会清楚,是从主存储器那里来的,而主存储器指的就是我们平常所说的内存了。一般我们放在外存(磁盘或者各种存储介质)上面的资料都要通过内存,再进入CPU进行处理的。所以与内存之间的通道枣内存总线的速度对整个系统性能就显得很重要了,由于内存和CPU之间的运行速度或多或少会有差异,因此便出现了二级缓存,来协调两者之间的差异,而内存总线速度就是指CPU与二级(L2)高速缓存和内存之间的通信速度。  第三、扩展总线速度,英文全称是Expansion-BusSpeed。扩展总线指的就是指安装在微机系统上的局部总线如VESA或PCI总线,我们打开电脑的时候会看见一些插槽般的东西,这些就是扩展槽,而扩展总线就是CPU联系这些外部设备的桥梁。  第四:工作电压,英文全称是:SupplyVoltage。任何电器在工作的时候都需要电,自然也会有额定的电压,CPU当然也不例外了,工作电压指的也就是CPU正常工作所需的电压。早期CPU(286枣486时代)的工作电压一般为5V,那是因为当时的制造工艺相对落后,以致于CPU的发热量太大,弄得寿命减短。随着CPU的制造工艺与主频的提高,近年来各种CPU的工作电压有逐步下降的趋势,以解决发热过高的问题。  第五:地址总线宽度。地址总线宽度决定了CPU可以访问的物理地址空间,简单地说就是CPU到底能够使用多大容量的内存。16位的微机我们就不用说了,但是对于386以上的微机系统,地址线的宽度为32位,最多可以直接访问4096MB(4GB)的物理空间。而今天能够用上1GB内存的人还没有多少个呢(服务器除外)。  第六:数据总线宽度。数据总线负责整个系统的数据流量的大小,而数据总线宽度则决定了CPU与二级高速缓存、内存以及输入/输出设备之间一次数据传输的信息量。  第七:协处理器。在486以前的CPU里面,是没有内置协处理器的。由于协处理器主要的功能就是负责浮点运算,因此386、286、8088等等微机CPU的浮点运算性能都相当落后,相信接触过386的朋友都知道主板上可以另外加一个外置协处理器,其目的就是为了增强浮点运算的功能。自从486以后,CPU一般都内置了协处理器,协处理器的功能也不再局限于增强浮点运算,含有内置协处理器的CPU,可以加快特定类型的数值计算,某些需要进行复杂计算的软件系统,如高版本的AUTOCAD就需要协处理器支持。  第八:超标量。超标量是指在一个时钟周期内CPU可以执行一条以上的指令。这在486或者以前的CPU上是很难想象的,只有Pentium级以上CPU才具有这种超标量结构;486以下的CPU属于低标量结构,即在这类CPU内执行一条指令至少需要一个或一个以上的时钟周期。  第九:L1高速缓存,也就是我们经常说的一级高速缓存。在CPU里面内置了高速缓存可以提高CPU的运行效率,这也正是486DLC比386DX-40快的原因。内置的L1高速缓存的容量和结构对CPU的性能影响较大,容量越大,性能也相对会提高不少,所以这也正是一些公司力争加大L1级高速缓冲存储器容量的原因。不过高速缓冲存储器均由静态RAM组成,结构较复杂,在CPU管芯面积不能太大的情况下,L1级高速缓存的容量不可能做得太大。  第十:采用回写(WriteBack)结构的高速缓存。它对读和写操作均有效,速度较快。而采用写通(Write-through)结构的高速缓存,仅对读操作有效.第十一:动态处理。动态处理是应用在高能奔腾处理器中的新技术,创造性地把三项专为提高处理器对数据的操作效率而设计的技术融合在一起。这三项技术是多路分流预测、数据流量分析和猜测执行。动态处理并不是简单执行一串指令,而是通过操作数据来提高处理器的工作效率。动态处理包括了枣1、多路分流预测:通过几个分支对程序流向进行预测,采用多路分流预测算法后,处理器便可参与指令流向的跳转。它预测下一条指令在内存中位置的精确度可以达到惊人的90%以上。这是因为处理器在取指令时,还会在程序中寻找未来要执行的指令。这个技术可加速向处理器传送任务。2、数据流量分析:抛开原程序的顺序,分析并重排指令,优化执行顺序:处理器读取经过解码的软件指令,判断该指令能否处理或是否需与其它指令一道处理。然后,处理器再决定如何优化执行顺序以便高效地处理和执行指令。3、猜测执行:通过提前判读并执行有可能需要的程序指令的方式提高执行速度:当处理器执行指令时(每次五条),采用的是“猜测执行”的方法。这样可使奔腾II处理器超级处理能力得到充分的发挥,从而提升软件性能。被处理的软件指令是建立在猜测分支基础之上,因此结果也就作为“预测结果”保留起来。一旦其最终状态能被确定,指令便可返回到其正常顺序并保持永久的机器状态。
2023-08-13 14:41:081

计算机的CPU能干嘛?

中央处理器CPUCPU是电脑系统的心脏,电脑特别是微型电脑的快速发展过程,实质上就是CPU从低级向高级、从简单向复杂发展的过程。
2023-08-13 14:41:183

什么叫cpu

电脑的处理芯片~ 现在主要有 AMD 跟 INTEL 2个牌子
2023-08-13 14:41:295

CPU是怎么工作的?

“在了解CPU工作原理之前,我们先简单谈谈CPU是如何生产出来的。CPU是在特别纯净的硅材料上制造的。一个CPU芯片包含上百万个精巧的晶体管。人们在一块指甲盖大小的硅片上,用化学的方法蚀刻或光刻出晶体管。因此,从这个意义上说,CPU正是由晶体管组合而成的。简单而言,晶体管就是微型电子电子...”
2023-08-13 14:41:586

CPU在原理上有哪三个部分组成?他们的功能是什么?他们与内存是什么关系?

一、CPU三个组成部分运算器,控制器,存储器。二、功能1、运算器:计算机运行时,运算器的操作和操作种类由控制器决定。运算器处理的数据来自存储器;处理后的结果数据通常送回存储器,或暂时寄存在运算器中。与ControlUnit共同组成了CPU的核心部分。2、控制器:控制单元负责程序的流程管理。正如工厂的物流分配部门,控制单元是整个CPU的指挥控制中心,由指令寄存器IR、指令译码器ID和操作控制器OC三个部件组成,对协调整个电脑有序工作极为重要。3、存储器:计算机的存储器可分成内存储器和外存储器。内存储器在程序执行期间被计算机频繁地使用,并且在一个指令周期期间是可直接访问的。三、与内存的关系当程序或者操作者对CPU发出指令,这些指令和数据暂存在内存里,在CPU空闲时传送给CPU,CPU处理后把结果输出到输出设备上,输出设备就是显示器,打印机等。在没有显示完之前,这些数据也保存在内存里,如果内存不足,那么系统自动从硬盘上划分一部分空间作为虚拟内存来用。但写入和读取的速度 跟物理内存差的很远很远,所以,在内存不足的时候,会感到机器反应很慢,硬盘一直在响。扩展资料:无论哪一个种类的控制单元,原理均为通过控制单元发出的控制信号对CPU各个部分加以控制。控制单元大体可以分为以下两类。1、微程序式,由微程序读取和发出控制信号。通过被称为微型定序器的简单数字通路(微型电脑)对微程序加以执行2、硬件型控制单元。由数字通路直接发出控制信号。由于集成电路的规模化及设计技术的进步,此种控制单元已成为可能。实现运算器的操作,特别是四则运算,必须选择合理的运算方法。它直接影响运算器的性能,也关系到运算器的结构和成本。另外,在进行数值计算时,结果的有效数位可能较长,必须截取一定的有效数位,由此而产生最低有效数位的舍入问题。选用的舍入规则也影响到计算结果的精确度。构成存储器的存储介质主要采用半导体器件和磁性材料。存储器中最小的存储单位就是一个双稳态半导体电路或一个CMOS晶体管或磁性材料的存储元,它可存储一个二进制代码。由若干个存储元组成一个存储单元,然后再由许多存储单元组成一个存储器参考资料:百度百科-存储器百度百科-运算器百度百科-控制单元
2023-08-13 14:42:151