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時(shí)序信號(hào)，ic如何產(chǎn)生時(shí)序信號(hào)

來(lái)源：整理 時(shí)間：2024-11-29 17:53:24 編輯：智能門(mén)戶(hù) 手機(jī)版

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1，ic如何產(chǎn)生時(shí)序信號(hào)

數(shù)字電路的所有信號(hào)都是有時(shí)序的。
這個(gè)簡(jiǎn)單的語(yǔ)言描述不來(lái)，你還是在論壇下載一些資料吧!多的是；

ic如何產(chǎn)生時(shí)序信號(hào)

2，至今我還不能理解電路時(shí)序誰(shuí)能幫我理解一下無(wú)限感激

哈哈,選我吧!時(shí)序分為同步與非同步，在非同步中，是按時(shí)間界定的，如通訊信號(hào)，約定每100微秒一個(gè)信號(hào)，以一個(gè)上升沿或下降沿作為起始點(diǎn)，每一個(gè)信號(hào)你在第50微秒時(shí)取，它為高或低電平，第二個(gè)信號(hào)你在第150微秒時(shí)取，以后每次增加100微秒取一個(gè)數(shù)，你所得到的值就是通訊內(nèi)容。對(duì)于同步信號(hào)，是按方波進(jìn)行的，它的每個(gè)方波可長(zhǎng)可短，不受時(shí)間限制，如果是低電平有效，則每次時(shí)鐘信號(hào)為低電平時(shí)取的信號(hào)為有效值。對(duì)于同一電路中的時(shí)序，它是一個(gè)開(kāi)關(guān)門(mén)，例如雙輸入與門(mén)，它可以作為時(shí)序電路來(lái)使用，其一個(gè)輸入端作為時(shí)鐘控制端，另一輸入端可作為信號(hào)輸入端，當(dāng)時(shí)鐘為低電平時(shí)，無(wú)論信號(hào)端的值是什么，其輸出都是低電平，而當(dāng)時(shí)鐘為高電平時(shí)，輸出就是數(shù)據(jù)端的值。因此，它的使用是高電平有效。它主要解決的是當(dāng)電路復(fù)雜時(shí)，各信號(hào)從輸入到輸出用的門(mén)電路數(shù)量不一致，所用的時(shí)間就不同，在不同時(shí)間取輸出值會(huì)有不同的結(jié)果，用門(mén)電路數(shù)量匹配的方法雖可以解決這個(gè)問(wèn)題但功耗增加，當(dāng)設(shè)計(jì)大規(guī)模的電路情況下，問(wèn)題會(huì)非常嚴(yán)重，而用時(shí)鐘就可以方便的解決這一問(wèn)題。

至今我還不能理解電路時(shí)序誰(shuí)能幫我理解一下無(wú)限感激

3，時(shí)鐘信號(hào)的產(chǎn)生原理

晶振可以產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)。 晶體振蕩器是指從一塊石英晶體上按一定方位角切下薄片（簡(jiǎn)稱(chēng)為晶片），石英晶體諧振器，簡(jiǎn)稱(chēng)為石英晶體或晶體、晶振；而在封裝內(nèi)部添加ic組成振蕩電路的晶體元件稱(chēng)為晶體振蕩器。其產(chǎn)品一般用金屬外殼封裝，也有用玻璃殼、陶瓷或塑料封裝的。應(yīng)用： 1．通用晶體振蕩器，用于各種電路中，產(chǎn)生振蕩頻率。 2．時(shí)鐘脈沖用石英晶體諧振器，與其它元件配合產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號(hào)，廣泛用于數(shù)字電路中。 3．微處理器用石英晶體諧振器。 4．ctvvtr用石英晶體諧振器。 5．鐘表用石英晶體振蕩器。 時(shí)鐘信號(hào)是時(shí)序邏輯的基礎(chǔ)，它用于決定邏輯單元中的狀態(tài)何時(shí)更新。時(shí)鐘信號(hào)是指有固定周期并與運(yùn)行無(wú)關(guān)的信號(hào)量，時(shí)鐘頻率（clock frequency,cf）是時(shí)鐘周期的倒數(shù)。
時(shí)鐘是一個(gè)多腳芯片。他的工作條件是要有供電。還要晶振來(lái)振蕩才能產(chǎn)生時(shí)鐘。萬(wàn)用表大多是測(cè)不出來(lái)的。只能用示波器。時(shí)鐘是帶電。又帶信號(hào)的。所以萬(wàn)用表只能量個(gè)簡(jiǎn)單的電壓。但波形就量不出了。有電壓。波形不正常也就意味時(shí)鐘信號(hào)不正常。 時(shí)鐘信號(hào)都是用來(lái)觸發(fā)數(shù)據(jù)的，IC芯片會(huì)在時(shí)鐘的上升沿或者下降沿觸發(fā)數(shù)據(jù)，也可以上下降沿都觸發(fā)：在時(shí)鐘信號(hào)的上升沿或者下降沿時(shí)，IC去偵測(cè)數(shù)據(jù)線(xiàn)上的數(shù)據(jù)是1還是0，然后把數(shù)據(jù)保存下來(lái)信號(hào)要用示波器測(cè)量，萬(wàn)用表是不可以的

時(shí)鐘信號(hào)的產(chǎn)生原理

4，控制總線(xiàn)的介紹

控制總線(xiàn)，英文名稱(chēng)：ControlBus，簡(jiǎn)稱(chēng)：CB?？刂瓶偩€(xiàn)主要用來(lái)傳送控制信號(hào)和時(shí)序信號(hào)?？刂菩盘?hào)中，有的是微處理器送往存儲(chǔ)器和輸入輸出設(shè)備接口電路的，比如：讀/寫(xiě)信號(hào)、片選信號(hào)、中斷響應(yīng)信號(hào)等；也有是其它部件反饋給CPU的，比如：中斷申請(qǐng)信號(hào)、復(fù)位信號(hào)、總線(xiàn)請(qǐng)求信號(hào)、設(shè)備就緒信號(hào)等。因此，控制總線(xiàn)的傳送方向由具體控制信號(hào)而定，一般是雙向的，控制總線(xiàn)的位數(shù)要根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際控制需要而定。實(shí)際上控制總線(xiàn)的具體情況主要取決于CPU。
集散控制系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)系統(tǒng)都是用于生產(chǎn)過(guò)程控制的重要計(jì)算機(jī)控制裝置，因此，從生產(chǎn)控制的目標(biāo)來(lái)看，兩者沒(méi)有本質(zhì)的沖突。 1. 分散控制、集中管理。集散控制系統(tǒng)誕生于20世紀(jì)70年代中期，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)誕生于20世紀(jì)80年代中期。集散控制系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)都基于分散控制、集中管理的理念，但集散控制系統(tǒng)的分散尚不夠徹底，集散控制系統(tǒng)分散到裝置級(jí)，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)是將基礎(chǔ)控制分散到現(xiàn)場(chǎng)級(jí)。 2. 數(shù)字傳輸技術(shù)?，F(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)脫始于集散控制系統(tǒng)，它將集散控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)集中，使控制功能更完善，操作更方便，組態(tài)更容易。它與集散控制系統(tǒng)的一個(gè)重要區(qū)別是采用數(shù)字傳輸技術(shù)代替模擬傳輸技術(shù)，因此，也獲得數(shù)字傳輸技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。 3. 綜合自動(dòng)化的組成部分?，F(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)和集散控制系統(tǒng)是用于過(guò)程控制的重要裝置，從當(dāng)前應(yīng)用情況分析，它們將與其他過(guò)程控制裝置，例如緊急停車(chē)系統(tǒng)、可編程邏輯控制系統(tǒng)、資源管理系統(tǒng)、先進(jìn)控制系統(tǒng)等集成在一起組成綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。但是，隨著現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)的逐步完善，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)設(shè)備功能的不斷增強(qiáng)，操作的方便、成本的降低和功能的完善等將使現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)應(yīng)用越來(lái)越廣，并將逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)意義的集散控制系統(tǒng)。

5，什么是時(shí)序電路

時(shí)序控制器主要由電源控制電路、電源變換電路、機(jī)械式撥碼定時(shí)電路、數(shù)字式觸發(fā)器等六個(gè)單元電路組成。時(shí)序控制器的電源控制電路根據(jù)機(jī)械式撥碼（秒）定時(shí)電路和機(jī)械式撥碼（分）定時(shí)電路輸出的控制信號(hào)，輸出0~99秒內(nèi)任意時(shí)間的電能或0~99分內(nèi)任意時(shí)間的電能，你可以把供電和停電時(shí)間互換，電源變換電路把220v交流電源變成12v直流電源，作為另五個(gè)單元電路的工作電源。時(shí)序控制器的機(jī)械式撥碼定時(shí)電路輸出兩種控制信號(hào)。時(shí)序控制器通常應(yīng)用在機(jī)床加工行業(yè)中，可用于各種需要自動(dòng)化控制的傳統(tǒng)機(jī)床，用戶(hù)根據(jù)自己的實(shí)際情況來(lái)設(shè)定程序時(shí)間(哪個(gè)程序完了之后下來(lái)哪個(gè)程序開(kāi)始執(zhí)行)，開(kāi)啟后，時(shí)序控制器設(shè)置自動(dòng)控制機(jī)床的運(yùn)行程序，減輕了人的運(yùn)作量，可大大提高運(yùn)作效率。
原發(fā)布者:sail_one什么是“模擬”和“數(shù)字”　　在自然界中,象聲音、溫度、光等信息是以連續(xù)的值進(jìn)行變化的。這種連續(xù)值就稱(chēng)作“模擬”?！　《谟?jì)算機(jī)的世界里，信息是以一段一段的離散值表示的。這種離散值就稱(chēng)作“數(shù)字”?！　”确秸f(shuō)模擬和數(shù)字就相當(dāng)于實(shí)數(shù)與整數(shù)的關(guān)系。實(shí)數(shù)可以表示直線(xiàn)上的每一個(gè)點(diǎn),就象是模擬，而整數(shù)只能表示直線(xiàn)上的特定點(diǎn),就象是數(shù)字?！　∮谑牵覀儼烟幚磉B續(xù)信息的——模擬信號(hào)的電路稱(chēng)作“模擬電路”，把處理離散信息——數(shù)字信號(hào)的電路稱(chēng)作“數(shù)字電路”。　　圖1：模擬與數(shù)字的不同　　為了將自然界的模擬信息輸入到象計(jì)算機(jī)那樣的數(shù)字電路，需要將信息數(shù)字化(模擬信號(hào)→數(shù)字信號(hào))?！　∵M(jìn)行“模擬信號(hào)→數(shù)字信號(hào)”轉(zhuǎn)換的是A/D轉(zhuǎn)換器。A/D轉(zhuǎn)換器按時(shí)間有規(guī)律地讀取(采樣)輸入信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換成用“0”和“1”表現(xiàn)的數(shù)值(2進(jìn)制)。　　為了將連續(xù)值(模擬信號(hào))轉(zhuǎn)換為離散值(數(shù)字信號(hào))，要對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行“舍去”和“進(jìn)位”處理。這種處理造成信息缺失,而產(chǎn)生了誤差。而為了減少誤差，就需要縮短轉(zhuǎn)換間隔和增加轉(zhuǎn)換時(shí)的位數(shù)?！　∧敲矗鞍涯M信號(hào)數(shù)字化”的好處在哪里呢?它的好處就在于，數(shù)字信號(hào)有較強(qiáng)的抗噪音能力，不容易被破壞，計(jì)算機(jī)處理起來(lái)比較容易?！　‖F(xiàn)在，隨著微處理器性能的不斷提高，已經(jīng)可以高速、大量地處理數(shù)字信息。由于在信號(hào)傳輸和再現(xiàn)的過(guò)程中都不會(huì)造成信號(hào)質(zhì)量下降，從而使數(shù)字電路得到了十分廣泛的應(yīng)用。　　強(qiáng)大的“2進(jìn)制”　　數(shù)字信號(hào)
時(shí)序電路：實(shí)施一連串邏輯操作，在任一給定瞬時(shí)的輸出值取決于其輸入值和在該瞬時(shí)的內(nèi)部狀態(tài)，且其內(nèi)部狀態(tài)又取決于緊鄰著的前一個(gè)輸入值和前一個(gè)內(nèi)部狀態(tài)的器件。 時(shí)序邏輯電路狀態(tài)時(shí)序邏輯電路簡(jiǎn)稱(chēng)時(shí)序電路 　　時(shí)序電路，它是由最基本的邏輯門(mén)電路加上反饋邏輯回路（輸出到輸入）或器件組合而成的電路，與組合電路最本質(zhì)的區(qū)別在于時(shí)序電路具有記憶功能。時(shí)序電路的特點(diǎn)是：輸出不僅取決于當(dāng)時(shí)的輸入值，而且還與電路過(guò)去的狀態(tài)有關(guān)。它類(lèi)似于含儲(chǔ)能元件的電感或電容的電路，如觸發(fā)器、鎖存器、計(jì)數(shù)器、移位寄存器、儲(chǔ)存器等電路都是時(shí)序電路的典型器件。 　　時(shí)序邏輯電路的狀態(tài)是由存儲(chǔ)電路來(lái)記憶和表示的。 希望對(duì)你有所幫助。
時(shí)序邏輯電路 簡(jiǎn)稱(chēng)時(shí)序電路　　時(shí)序電路，它是由最基本的 邏輯門(mén) 電路加上反饋邏輯回路（輸出到輸入）或器件組合而成的電路，與 組合電路 最本質(zhì)的區(qū)別在于時(shí)序電路具有記憶功能。時(shí)序電路的特點(diǎn)是：輸出不僅取決于當(dāng)時(shí)的輸入值，而且還與電路過(guò)去的狀態(tài)有關(guān)。它類(lèi)似于含儲(chǔ)能元件的電感或電容的電路，如 觸發(fā)器 、 鎖存器 、 計(jì)數(shù)器 、 移位寄存器 、 儲(chǔ)存器 等電路都是時(shí)序電路的典型器件?！　r(shí)序邏輯電路的狀態(tài)是由存儲(chǔ)電路來(lái)記憶和表示的。編輯本段 導(dǎo)讀 　　雖然組合邏輯電路能夠很好地處理像加、減等這樣的操作，但是要單獨(dú)使用組合邏輯電路，使操作按照一定的順序執(zhí)行，需要串聯(lián)起許多組合邏輯電路，而要通過(guò)硬件實(shí)現(xiàn)這種電路帶價(jià)是很大的，并且靈活性也很差。為了實(shí)現(xiàn)一種有效而且靈活的操作序列，我們需要構(gòu)造一種能夠存儲(chǔ)各種操作之間的信息的電路，我們稱(chēng)這種電路為時(shí)序電路。編輯本段 時(shí)序電路的定義 　　雖然每個(gè)數(shù)字電路系統(tǒng)可能包含有組合電路，但是在實(shí)際應(yīng)用中絕大多數(shù)的系統(tǒng)還包括存儲(chǔ)元件，我們將這樣的系統(tǒng)描述為時(shí)序電路?！　r(shí)序電路的框圖如圖7.1.1所示。組合電路和存儲(chǔ)元件互聯(lián)后組成了時(shí)序電路。存儲(chǔ)元件是能夠存儲(chǔ)二進(jìn)制信息的電路。存儲(chǔ)元件在某一時(shí)刻存儲(chǔ)的二進(jìn)制信息定義為該時(shí)刻存儲(chǔ)元件的狀態(tài)。時(shí)序電路通過(guò)其輸入端從周?chē)邮芏M(jìn)制信息。時(shí)序電路的輸入以及存儲(chǔ)元件的當(dāng)前狀態(tài)共同決定了時(shí)序電路輸出的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，同時(shí)它們也確定了存儲(chǔ)元件的下一個(gè)狀態(tài)。從框圖中我們可以看出，時(shí)序電路的輸出不僅僅是輸入的函數(shù)，而且也是存儲(chǔ)元件的當(dāng)前狀態(tài)的函數(shù)。存儲(chǔ)元件的下一個(gè)狀態(tài)也是輸入以及當(dāng)前狀態(tài)的函數(shù)。因此，時(shí)序電路可以由輸入、內(nèi)部狀態(tài)和輸出構(gòu)成的時(shí)間序列完全確定。　　邏輯設(shè)計(jì)領(lǐng)域主要有兩種類(lèi)型的時(shí)序電路，它們分類(lèi)的標(biāo)準(zhǔn)取決于我們觀察到的輸入信息的時(shí)機(jī)和內(nèi)部狀態(tài)改變的時(shí)機(jī)。同步時(shí)序電路（ synchronous sequential circuit ）的行為可以根據(jù)其在離散的時(shí)間點(diǎn)上的信號(hào)信息來(lái)定義。而異步時(shí)序電路（ asynchronous sequential circuit )的行為則取決于任意時(shí)刻的輸入信號(hào)以及輸入信號(hào)在連續(xù)的時(shí)間內(nèi)變化的順序。編輯本段 時(shí)序電路的分析 　　時(shí)序電路的行為是由輸入、輸出和電路當(dāng)前狀態(tài)決定的。輸出和下一狀態(tài)是輸入和當(dāng)前狀態(tài)的函數(shù)。通過(guò)對(duì)時(shí)序電路進(jìn)行分析，可以得到關(guān)于輸入、輸出和狀態(tài)三者的時(shí)序的一個(gè)合理描述?！　∪绻粋€(gè)電路包含這樣的觸發(fā)器，該觸發(fā)器的時(shí)鐘輸入是直接驅(qū)動(dòng)或者有一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)間接驅(qū)動(dòng)的，同時(shí)這個(gè)電路在正常執(zhí)行時(shí)不需加載直接置位和間接置位，那么我們就稱(chēng)這個(gè)電路為同步時(shí)序電路。觸發(fā)器可以是任何類(lèi)型的，邏輯圖可以包括也可以不包括組合邏輯。輸入方程 　　時(shí)序電路的邏輯圖通常包括觸發(fā)器和組合門(mén)。我們所使用地觸發(fā)器類(lèi)型和組合電路的一系列布爾函數(shù)為我們提供了繪制時(shí)序電路邏輯圖所需要的全部信息。在組合邏輯電路中，觸發(fā)器輸入信號(hào)的產(chǎn)生，可以用一系列的布爾函數(shù)描述，我們稱(chēng)這些布爾函數(shù)為觸發(fā)器的輸入方程（ flip-flop input equation )。在這里，我們同樣將采用傳統(tǒng)的表示方法，使用觸發(fā)器的輸入符號(hào)作為觸發(fā)器輸入方程中的變量，使用觸發(fā)器的輸出符號(hào)作為變量下標(biāo)。在組核電路中，觸發(fā)器的輸入方程是一系列布爾表達(dá)式，下表變量是組合電路的輸出符號(hào)。因?yàn)樵陔娐分杏|發(fā)器的輸出端始終與輸入端相連，所以命名為“觸發(fā)器的輸入方程”。　　觸發(fā)器輸入方程為指定時(shí)序電路的邏輯圖提供了一種間接的代數(shù)表達(dá)方法。這些方程的字母符號(hào)隱含了所用的觸發(fā)器的類(lèi)型，同時(shí)完全確定了驅(qū)動(dòng)觸發(fā)器的組合邏輯電路。時(shí)間變量在觸發(fā)器輸入方程中沒(méi)有指明，但是已經(jīng)暗含在觸發(fā)器C輸入端的時(shí)鐘之中。
樓上百度找的 暈 什么是時(shí)序電路 任意時(shí)刻的穩(wěn)定輸出，不僅與該時(shí)刻的輸入有關(guān)，而且還和電路原來(lái)的狀態(tài)有關(guān)的數(shù)字電路，稱(chēng)作時(shí)序邏輯電路，簡(jiǎn)稱(chēng)時(shí)序電路。時(shí)序電路一般由觸發(fā)器構(gòu)成的存貯電路和組合電路組成。若電路中所有的觸發(fā)器都由同一時(shí)鐘脈沖控制，則稱(chēng)這種時(shí)序電路為同步時(shí)序電路，否則稱(chēng)為異步時(shí)s序電路。常用的時(shí)序電路部件有寄存器、計(jì)數(shù)器等。 寄存器在數(shù)字系統(tǒng)和電子計(jì)算機(jī)中，常需要把一些數(shù)碼和運(yùn)算結(jié)果存貯起來(lái)，這種存貯數(shù)碼的邏輯部件稱(chēng)為寄存器。寄存器按功能可分為數(shù)碼寄存器和移位寄存器。 前者只能存貯數(shù)碼， 以便在需要時(shí)取出；后者不但能夠存貯數(shù)碼，而且能把數(shù)碼按順序依次左移、右移、或雙向移動(dòng)。依數(shù)據(jù)的存貯方式，寄存器又有并行輸入和串行輸入之分。前者是指多位數(shù)據(jù)在寫(xiě)入命令的作用下同時(shí)存入寄存器，后者是指多位數(shù)據(jù)在時(shí)鐘脈沖的作用下依次移位，逐個(gè)存入寄存器。與此類(lèi)似，寄存器的輸出方式也有并行輸出和串行輸出兩種，前者是指寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)同時(shí)向外輸出，后者是指寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)依次逐個(gè)輸出。也有采用串并行輸入和串并行輸出的寄存器。不過(guò)一般數(shù)碼寄存器采用的是并行輸入、并行輸出的方式，而移位寄存器采用的是既可串行輸入，并行（或串并行）輸出方式，也可串并行輸入、串并行輸出的方式。

6，電腦CPU的工作原理

CPU的工作分為 5 個(gè)階段：取指令階段、指令譯碼階段、執(zhí)行指令階段、訪存取數(shù)和結(jié)果寫(xiě)回。1、取指令（IF，instruction fetch），即將一條指令從主存儲(chǔ)器中取到指令寄存器的過(guò)程。2、指令譯碼階段（ID，instruction decode），取出指令后，指令譯碼器按照預(yù)定的指令格式，對(duì)取回的指令進(jìn)行拆分和解釋?zhuān)R(shí)別區(qū)分出不同的指令類(lèi) 別以及各種獲取操作數(shù)的方法。3、執(zhí)行指令階段（EX，execute），具體實(shí)現(xiàn)指令的功能。CPU的不同部分被連接起來(lái)，以執(zhí)行所需的操作。4、訪存取數(shù)階段（MEM，memory），根據(jù)指令需要訪問(wèn)主存、讀取操作數(shù)，CPU得到操作數(shù)在主存中的地址，并從主存中讀取該操作數(shù)用于運(yùn)算。5、結(jié)果寫(xiě)回階段（WB，write back），作為最后一個(gè)階段，結(jié)果寫(xiě)回階段把執(zhí)行指令階段的運(yùn)行結(jié)果數(shù)據(jù)“寫(xiě)回”到某種存儲(chǔ)形式。擴(kuò)展資料：CPU的根本任務(wù)就是執(zhí)行指令，對(duì)計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)最終都是一串由“0”和“1”組成的序列。CPU從邏輯上可以劃分成3個(gè)模塊，分別是控制單元、運(yùn)算單元和存儲(chǔ)單元，這三部分由CPU內(nèi)部總線(xiàn)連接起來(lái)。1、控制單元是整個(gè)CPU的指揮控制中心，由指令寄存器IR(Instruction Register)、指令譯碼器ID(Instruction Decoder)和操作控制器OC(Operation Controller)等，對(duì)協(xié)調(diào)整個(gè)電腦有序工作極為重要。2、運(yùn)算單元，是運(yùn)算器的核心?？梢詧?zhí)行算術(shù)運(yùn)算（包括加減乘數(shù)等基本運(yùn)算及其附加運(yùn)算）和邏輯運(yùn)算（包括移位、邏輯測(cè)試或兩個(gè)值比較）。3、存儲(chǔ)單元，包括CPU片內(nèi)緩存和寄存器組，是CPU中暫時(shí)存放數(shù)據(jù)的地方，里面保存著那些等待處理的數(shù)據(jù)，或已經(jīng)處理過(guò)的數(shù)據(jù)，CPU訪問(wèn)寄存器所用的時(shí)間要比訪問(wèn)內(nèi)存的時(shí)間短。參考資料來(lái)源：搜狗百科-處理器結(jié)構(gòu)參考資料來(lái)源：搜狗百科-中央處理器
cpu的工作原理解析 cpu的工作原理淺析www.newnext.cn 一個(gè)完整的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分。 計(jì)算機(jī)硬件是指組成一臺(tái)計(jì)算機(jī)的各種物理裝置, 它們是由各種實(shí)在的器件所組成，是計(jì)算機(jī)進(jìn)行工作的物質(zhì)基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)中最重要的組成部分是中央處理器(cpu ) 。 （一）cpu的基本概念和組成 中央處理器簡(jiǎn)稱(chēng)cpu(central processing unit),它是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心,主要包括運(yùn)算器和控制器兩個(gè)部件。如果把計(jì)算機(jī)比作一個(gè)人，那么cpu就是心臟，其重要作用由此可見(jiàn)一斑。cpu的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以分為控制單元、邏輯單元和存儲(chǔ)單元三大部分，三個(gè)部分相互協(xié)調(diào)，便可以進(jìn)行分析，判斷、運(yùn)算并控制計(jì)算機(jī)各部分協(xié)調(diào)工作。 計(jì)算機(jī)發(fā)生的所有動(dòng)作都是受cpu控制的。其中運(yùn)算器主要完成各種算術(shù)運(yùn)算(如加、減、乘、除)和邏輯運(yùn)算( 如邏輯加、邏輯乘和非運(yùn)算); 而控制器不具有運(yùn)算功能,它只是讀取各種指令,并對(duì)指令進(jìn)行分析,作出相應(yīng)的控制。通常,在cpu中還有若干個(gè)寄存器,它們可直接參與運(yùn)算并存放運(yùn)算的中間結(jié)果。 我們常說(shuō)的cpu都是x86系列及兼容cpu ,所謂x86指令集是美國(guó)intel公司為其第一塊16位cp u（i8086）專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)的，美國(guó)ibm公司1981年推出的世界第一臺(tái)pc機(jī)中的cpu— i8088（i8086 簡(jiǎn)化版）使用的也是x86指令，同時(shí)電腦中為提高浮點(diǎn)數(shù)據(jù)處理能力而增加的x87芯片系列數(shù)學(xué)協(xié)處理器則另外使用x8 7指令，以后就將x86指令集和x87指令集統(tǒng)稱(chēng)為x86指令集。雖然隨著cpu技術(shù)的不斷發(fā)展，intel陸續(xù)研制出更新型的i80386、i80486直到今天的pentium ⅲ系列，但為了保證電腦能繼續(xù)運(yùn)行以往開(kāi)發(fā)的各類(lèi)應(yīng)用程序以保護(hù)和繼承豐富的軟件資源，intel公司所生產(chǎn)的所有cpu仍然繼續(xù)使用x86指令集。 另外除intel 公司之外，amd和cyrix等廠家也相繼生產(chǎn)出能使用x86指令集的cpu，由于這些cpu能運(yùn)行所有的為inte l cpu所開(kāi)發(fā)的各種軟件，所以電腦業(yè)內(nèi)人士就將這些cpu列為intel的cpu兼容產(chǎn)品。由于intel x8 6系列及其兼容cpu都使用x86指令集，就形成了今天龐大的x86系列及兼容cpu陣容。 （二）cpu主要技術(shù)參數(shù) cpu品質(zhì)的高低直接決定了一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的檔次，而 cpu的主要技術(shù)特性可以反映出cpu的大致性能。 1、位、字節(jié)和字長(zhǎng) cpu可以同時(shí)處理的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)是其最重要的一個(gè)品質(zhì)標(biāo)志。人們通常所說(shuō)的16位機(jī)、32位機(jī)就是指該微機(jī)中的c pu可以同時(shí)處理16位、32位的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。早期有代表性的ibm pc/xt、ibm pc/at與 286機(jī)是16位機(jī),386機(jī)和486機(jī)是32位機(jī),586機(jī)則是64位的高檔微機(jī)。 cpu按照其處理信息的字長(zhǎng)可以分為：八位微處理器、十六位微處理器、三十二位微處理器以及六十四位微處理器等。 位：在數(shù)字電路和電腦技術(shù)中采用二進(jìn)制，代碼只有“0”和“1”，其中無(wú)論是 “0”或是“1”在cpu中都是一“位”。 字節(jié)和字長(zhǎng)：電腦技術(shù)中對(duì)cpu在單位時(shí)間內(nèi)(同一時(shí)間)能一次處理的二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)叫字長(zhǎng)。所以能處理字長(zhǎng)為8位數(shù)據(jù)的cpu通常就叫8位的cpu。同理32位的cpu就能在單位時(shí)間內(nèi)處理字長(zhǎng)為32位的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。由于常用的英文字符用8位二進(jìn)制就可以表示，所以通常就將8位稱(chēng)為一個(gè)字節(jié)。字節(jié)的長(zhǎng)度是不固定的，對(duì)于不同的cpu、字長(zhǎng)的長(zhǎng)度也不一樣。8位的cpu一次只能處理一個(gè)宇節(jié)，而32位的cpu一次就能處理4個(gè)宇節(jié)，同理字長(zhǎng)為64位的 c pu一次可以處理8個(gè)字節(jié)。 2、cpu外頻 cpu外頻也就是常見(jiàn)特性表中所列的cpu總線(xiàn)頻率，是由主板為cpu提供的基準(zhǔn)時(shí)鐘頻率，而cpu的工作主頻則按倍頻系數(shù)乘以外頻而來(lái)。在pentium時(shí)代， cpu的外頻一般是60／66mhz，從pentium ii 350開(kāi)始，cpu外頻提高到1o0mhz。由于正常情況下cpu總線(xiàn)頻率和內(nèi)存總線(xiàn)頻率相同，所以當(dāng)cpu外頻提高后，與內(nèi)存之間的交換速度也相應(yīng)得到了提高，對(duì)提高電腦整體運(yùn)行速度影響較大。
cpu的工作原理解析 cpu的工作原理淺析www.newnext.cn 一個(gè)完整的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分。 計(jì)算機(jī)硬件是指組成一臺(tái)計(jì)算機(jī)的各種物理裝置, 它們是由各種實(shí)在的器件所組成，是計(jì)算機(jī)進(jìn)行工作的物質(zhì)基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)中最重要的組成部分是中央處理器(cpu ) 。 （一）cpu的基本概念和組成 中央處理器簡(jiǎn)稱(chēng)cpu(central processing unit),它是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心,主要包括運(yùn)算器和控制器兩個(gè)部件。如果把計(jì)算機(jī)比作一個(gè)人，那么cpu就是心臟，其重要作用由此可見(jiàn)一斑。cpu的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以分為控制單元、邏輯單元和存儲(chǔ)單元三大部分，三個(gè)部分相互協(xié)調(diào)，便可以進(jìn)行分析，判斷、運(yùn)算并控制計(jì)算機(jī)各部分協(xié)調(diào)工作。 計(jì)算機(jī)發(fā)生的所有動(dòng)作都是受cpu控制的。其中運(yùn)算器主要完成各種算術(shù)運(yùn)算(如加、減、乘、除)和邏輯運(yùn)算( 如邏輯加、邏輯乘和非運(yùn)算); 而控制器不具有運(yùn)算功能,它只是讀取各種指令,并對(duì)指令進(jìn)行分析,作出相應(yīng)的控制。通常,在cpu中還有若干個(gè)寄存器,它們可直接參與運(yùn)算并存放運(yùn)算的中間結(jié)果。 我們常說(shuō)的cpu都是x86系列及兼容cpu ,所謂x86指令集是美國(guó)intel公司為其第一塊16位cp u（i8086）專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)的，美國(guó)ibm公司1981年推出的世界第一臺(tái)pc機(jī)中的cpu— i8088（i8086 簡(jiǎn)化版）使用的也是x86指令，同時(shí)電腦中為提高浮點(diǎn)數(shù)據(jù)處理能力而增加的x87芯片系列數(shù)學(xué)協(xié)處理器則另外使用x8 7指令，以后就將x86指令集和x87指令集統(tǒng)稱(chēng)為x86指令集。雖然隨著cpu技術(shù)的不斷發(fā)展，intel陸續(xù)研制出更新型的i80386、i80486直到今天的pentium ⅲ系列，但為了保證電腦能繼續(xù)運(yùn)行以往開(kāi)發(fā)的各類(lèi)應(yīng)用程序以保護(hù)和繼承豐富的軟件資源，intel公司所生產(chǎn)的所有cpu仍然繼續(xù)使用x86指令集。 另外除intel 公司之外，amd和cyrix等廠家也相繼生產(chǎn)出能使用x86指令集的cpu，由于這些cpu能運(yùn)行所有的為inte l cpu所開(kāi)發(fā)的各種軟件，所以電腦業(yè)內(nèi)人士就將這些cpu列為intel的cpu兼容產(chǎn)品。由于intel x8 6系列及其兼容cpu都使用x86指令集，就形成了今天龐大的x86系列及兼容cpu陣容。 （二）cpu主要技術(shù)參數(shù) cpu品質(zhì)的高低直接決定了一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的檔次，而 cpu的主要技術(shù)特性可以反映出cpu的大致性能。 1、位、字節(jié)和字長(zhǎng) cpu可以同時(shí)處理的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)是其最重要的一個(gè)品質(zhì)標(biāo)志。人們通常所說(shuō)的16位機(jī)、32位機(jī)就是指該微機(jī)中的c pu可以同時(shí)處理16位、32位的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。早期有代表性的ibm pc/xt、ibm pc/at與 286機(jī)是16位機(jī),386機(jī)和486機(jī)是32位機(jī),586機(jī)則是64位的高檔微機(jī)。 cpu按照其處理信息的字長(zhǎng)可以分為：八位微處理器、十六位微處理器、三十二位微處理器以及六十四位微處理器等。 位：在數(shù)字電路和電腦技術(shù)中采用二進(jìn)制，代碼只有“0”和“1”，其中無(wú)論是 “0”或是“1”在cpu中都是一“位”。 字節(jié)和字長(zhǎng)：電腦技術(shù)中對(duì)cpu在單位時(shí)間內(nèi)(同一時(shí)間)能一次處理的二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)叫字長(zhǎng)。所以能處理字長(zhǎng)為8位數(shù)據(jù)的cpu通常就叫8位的cpu。同理32位的cpu就能在單位時(shí)間內(nèi)處理字長(zhǎng)為32位的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。由于常用的英文字符用8位二進(jìn)制就可以表示，所以通常就將8位稱(chēng)為一個(gè)字節(jié)。字節(jié)的長(zhǎng)度是不固定的，對(duì)于不同的cpu、字長(zhǎng)的長(zhǎng)度也不一樣。8位的cpu一次只能處理一個(gè)宇節(jié)，而32位的cpu一次就能處理4個(gè)宇節(jié)，同理字長(zhǎng)為64位的 c pu一次可以處理8個(gè)字節(jié)。 2、cpu外頻 cpu外頻也就是常見(jiàn)特性表中所列的cpu總線(xiàn)頻率，是由主板為cpu提供的基準(zhǔn)時(shí)鐘頻率，而cpu的工作主頻則按倍頻系數(shù)乘以外頻而來(lái)。在pentium時(shí)代， cpu的外頻一般是60／66mhz，從pentium ii 350開(kāi)始，cpu外頻提高到1o0mhz。由于正常情況下cpu總線(xiàn)頻率和內(nèi)存總線(xiàn)頻率相同，所以當(dāng)cpu外頻提高后，與內(nèi)存之間的交換速度也相應(yīng)得到了提高，對(duì)提高電腦整體運(yùn)行速度影響較大。
CPU的工作流程 由晶體管組成的CPU是作為處理數(shù)據(jù)和執(zhí)行程序的核心，其英文全稱(chēng)是:Central Processing Unit，即中央處理器。首先，CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以分為控制單元，邏輯運(yùn)算單元和存儲(chǔ)單元(包括內(nèi)部總線(xiàn)及緩沖器)三大部分。CPU的工作原理就像一個(gè)工廠對(duì)產(chǎn)品的加工過(guò)程:進(jìn)入工廠的原料(程序指令)，經(jīng)過(guò)物資分配部門(mén)(控制單元)的調(diào)度分配，被送往生產(chǎn)線(xiàn)(邏輯運(yùn)算單元)，生產(chǎn)出成品(處理后的數(shù)據(jù))后，再存儲(chǔ)在倉(cāng)庫(kù)(存儲(chǔ)單元)中，最后等著拿到市場(chǎng)上去賣(mài)(交由應(yīng)用程序使用)。在這個(gè)過(guò)程中，我們注意到從控制單元開(kāi)始，CPU就開(kāi)始了正式的工作，中間的過(guò)程是通過(guò)邏輯運(yùn)算單元來(lái)進(jìn)行運(yùn)算處理，交到存儲(chǔ)單元代表工作的結(jié)束。 數(shù)據(jù)與指令在CPU中的運(yùn)行 剛才已經(jīng)為大家介紹了CPU的部件及基本原理情況，現(xiàn)在，我們來(lái)看看數(shù)據(jù)是怎樣在CPU中運(yùn)行的。我們知道，數(shù)據(jù)從輸入設(shè)備流經(jīng)內(nèi)存，等待CPU的處理，這些將要處理的信息是按字節(jié)存儲(chǔ)的，也就是以8位二進(jìn)制數(shù)或8比特為1個(gè)單元存儲(chǔ)，這些信息可以是數(shù)據(jù)或指令。數(shù)據(jù)可以是二進(jìn)制表示的字符、數(shù)字或顏色等等。而指令告訴CPU對(duì)數(shù)據(jù)執(zhí)行哪些操作，比如完成加法、減法或移位運(yùn)算。 我們假設(shè)在內(nèi)存中的數(shù)據(jù)是最簡(jiǎn)單的原始數(shù)據(jù)。首先，指令指針(Instruction Pointer)會(huì)通知CPU，將要執(zhí)行的指令放置在內(nèi)存中的存儲(chǔ)位置。因?yàn)閮?nèi)存中的每個(gè)存儲(chǔ)單元都有編號(hào)(稱(chēng)為地址)，可以根據(jù)這些地址把數(shù)據(jù)取出，通過(guò)地址總線(xiàn)送到控制單元中，指令譯碼器從指令寄存器IR中拿來(lái)指令，翻譯成CPU可以執(zhí)行的形式，然后決定完成該指令需要哪些必要的操作，它將告訴算術(shù)邏輯單元(ALU)什么時(shí)候計(jì)算，告訴指令讀取器什么時(shí)候獲取數(shù)值，告訴指令譯碼器什么時(shí)候翻譯指令等等。 假如數(shù)據(jù)被送往算術(shù)邏輯單元，數(shù)據(jù)將會(huì)執(zhí)行指令中規(guī)定的算術(shù)運(yùn)算和其他各種運(yùn)算。當(dāng)數(shù)據(jù)處理完畢后，將回到寄存器中，通過(guò)不同的指令將數(shù)據(jù)繼續(xù)運(yùn)行或者通過(guò)DB總線(xiàn)送到數(shù)據(jù)緩存器中。 基本上，CPU就是這樣去執(zhí)行讀出數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)和往內(nèi)存寫(xiě)數(shù)據(jù)3項(xiàng)基本工作。但在通常情況下，一條指令可以包含按明確順序執(zhí)行的許多操作，CPU的工作就是執(zhí)行這些指令，完成一條指令后，CPU的控制單元又將告訴指令讀取器從內(nèi)存中讀取下一條指令來(lái)執(zhí)行。這個(gè)過(guò)程不斷快速地重復(fù)，快速地執(zhí)行一條又一條指令，產(chǎn)生你在顯示器上所看到的結(jié)果。我們很容易想到，在處理這么多指令和數(shù)據(jù)的同時(shí)，由于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移時(shí)差和CPU處理時(shí)差，肯定會(huì)出現(xiàn)混亂處理的情況。為了保證每個(gè)操作準(zhǔn)時(shí)發(fā)生，CPU需要一個(gè)時(shí)鐘，時(shí)鐘控制著CPU所執(zhí)行的每一個(gè)動(dòng)作。時(shí)鐘就像一個(gè)節(jié)拍器，它不停地發(fā)出脈沖，決定CPU的步調(diào)和處理時(shí)間，這就是我們所熟悉的CPU的標(biāo)稱(chēng)速度，也稱(chēng)為主頻。主頻數(shù)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的主要工作是執(zhí)行指令和處理數(shù)據(jù)，那么工作效率將成為CPU的最主要內(nèi)容，因此，各CPU廠商也盡力使CPU處理數(shù)據(jù)的速度更快。 根據(jù)CPU的內(nèi)部運(yùn)算結(jié)構(gòu)，一些制造廠商在CPU內(nèi)增加了另一個(gè)算術(shù)邏輯單元(ALU)，或者是另外再設(shè)置一個(gè)處理非常大和非常小的數(shù)據(jù)浮點(diǎn)運(yùn)算單元(Floating Point Unit，F(xiàn)PU)，這樣就大大加快了數(shù)據(jù)運(yùn)算的速度。 而在執(zhí)行效率方面，一些廠商通過(guò)流水線(xiàn)方式或以幾乎并行工作的方式執(zhí)行指令的方法來(lái)提高指令的執(zhí)行速度。剛才我們提到，指令的執(zhí)行需要許多獨(dú)立的操作，諸如取指令和譯碼等。最初CPU在執(zhí)行下一條指令之前必須全部執(zhí)行完上一條指令，而現(xiàn)在則由分布式的電路各自執(zhí)行操作。也就是說(shuō)，當(dāng)這部分的電路完成了一件工作后，第二件工作立即占據(jù)了該電路，這樣就大大增加了執(zhí)行方面的效率。
看到這里，你一定想知道，晶體管是如何利用“0”和“1”這兩種電子信號(hào)來(lái)執(zhí)行指令和處理數(shù)據(jù)的呢？其實(shí)，所有電子設(shè)備都有自己的電路和開(kāi)關(guān)，電子在電路中流動(dòng)或斷開(kāi)，完全由開(kāi)關(guān)來(lái)控制，如果你將開(kāi)關(guān)設(shè)置為OFF，電子將停止流動(dòng)，如果你再將其設(shè)置為ON，電子又會(huì)繼續(xù)流動(dòng)。晶體管的這種ON與OFF的切換只由電子信號(hào)控制，我們可以將晶體管稱(chēng)之為二進(jìn)制設(shè)備。這樣，晶體管的ON狀態(tài)用“1”來(lái)表示，而OFF狀態(tài)則用“0”來(lái)表示，就可以組成最簡(jiǎn)單的二進(jìn)制數(shù)。眾多晶體管產(chǎn)生的多個(gè)“1”與“0”的特殊次序和模式能代表不同的情況，將其定義為字母、數(shù)字、顏色和圖形。舉個(gè)例子，十進(jìn)位中的1在二進(jìn)位模式時(shí)也是“1”，2在二進(jìn)位模式時(shí)是“10”，3是“11”，4是“100”，5是“101”，6是“110”等等，依此類(lèi)推，這就組成了計(jì)算機(jī)工作采用的二進(jìn)制語(yǔ)言和數(shù)據(jù)。成組的晶體管聯(lián)合起來(lái)可以存儲(chǔ)數(shù)值，也可以進(jìn)行邏輯運(yùn)算和數(shù)字運(yùn)算。加上石英時(shí)鐘的控制，晶體管組就像一部復(fù)雜的機(jī)器那樣同步地執(zhí)行它們的功能。
一 CPU的原始工作模式 　　在了解CPU工作原理之前，我們先簡(jiǎn)單談?wù)凜PU是如何生產(chǎn)出來(lái)的。CPU是在特別純凈的硅材料上制造的。一個(gè)CPU芯片包含上百萬(wàn)個(gè)精巧的晶體管。人們?cè)谝粔K指甲蓋大小的硅片上，用化學(xué)的方法蝕刻或光刻出晶體管。因此，從這個(gè)意義上說(shuō)，CPU正是由晶體管組合而成的。簡(jiǎn)單而言，晶體管就是微型電子開(kāi)關(guān)，它們是構(gòu)建CPU的基石，你可以把一個(gè)晶體管當(dāng)作一個(gè)電燈開(kāi)關(guān)，它們有個(gè)操作位，分別代表兩種狀態(tài):ON(開(kāi))和OFF(關(guān))。這一開(kāi)一關(guān)就相當(dāng)于晶體管的連通與斷開(kāi)，而這兩種狀態(tài)正好與二進(jìn)制中的基礎(chǔ)狀態(tài)“0”和“1”對(duì)應(yīng)！這樣，計(jì)算機(jī)就具備了處理信息的能力。 　　但你不要以為，只有簡(jiǎn)單的“0”和“1”兩種狀態(tài)的晶體管的原理很簡(jiǎn)單，其實(shí)它們的發(fā)展是經(jīng)過(guò)科學(xué)家們多年的辛苦研究得來(lái)的。在晶體管之前，計(jì)算機(jī)依靠速度緩慢、低效率的真空電子管和機(jī)械開(kāi)關(guān)來(lái)處理信息。后來(lái)，科研人員把兩個(gè)晶體管放置到一個(gè)硅晶體中，這樣便創(chuàng)作出第一個(gè)集成電路，再后來(lái)才有了微處理器。 　　看到這里，你一定想知道，晶體管是如何利用“0”和“1”這兩種電子信號(hào)來(lái)執(zhí)行指令和處理數(shù)據(jù)的呢？其實(shí)，所有電子設(shè)備都有自己的電路和開(kāi)關(guān)，電子在電路中流動(dòng)或斷開(kāi)，完全由開(kāi)關(guān)來(lái)控制，如果你將開(kāi)關(guān)設(shè)置為OFF，電子將停止流動(dòng)，如果你再將其設(shè)置為ON，電子又會(huì)繼續(xù)流動(dòng)。晶體管的這種ON與OFF的切換只由電子信號(hào)控制，我們可以將晶體管稱(chēng)之為二進(jìn)制設(shè)備。這樣，晶體管的ON狀態(tài)用“1”來(lái)表示，而OFF狀態(tài)則用“0”來(lái)表示，就可以組成最簡(jiǎn)單的二進(jìn)制數(shù)。眾多晶體管產(chǎn)生的多個(gè)“1”與“0”的特殊次序和模式能代表不同的情況，將其定義為字母、數(shù)字、顏色和圖形。舉個(gè)例子，十進(jìn)位中的1在二進(jìn)位模式時(shí)也是“1”，2在二進(jìn)位模式時(shí)是“10”，3是“11”，4是“100”，5是“101”，6是“110”等等，依此類(lèi)推，這就組成了計(jì)算機(jī)工作采用的二進(jìn)制語(yǔ)言和數(shù)據(jù)。成組的晶體管聯(lián)合起來(lái)可以存儲(chǔ)數(shù)值，也可以進(jìn)行邏輯運(yùn)算和數(shù)字運(yùn)算。加上石英時(shí)鐘的控制，晶體管組就像一部復(fù)雜的機(jī)器那樣同步地執(zhí)行它們的功能。 　　CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 　　現(xiàn)在我們已經(jīng)大概知道CPU是負(fù)責(zé)些什么事情，但是具體由哪些部件負(fù)責(zé)處理數(shù)據(jù)和執(zhí)行程序呢？ 　　1.算術(shù)邏輯單元ALU(Arithmetic Logic Unit) 　　ALU是運(yùn)算器的核心。它是以全加器為基礎(chǔ)，輔之以移位寄存器及相應(yīng)控制邏輯組合而成的電路，在控制信號(hào)的作用下可完成加、減、乘、除四則運(yùn)算和各種邏輯運(yùn)算。就像剛才提到的，這里就相當(dāng)于工廠中的生產(chǎn)線(xiàn)，負(fù)責(zé)運(yùn)算數(shù)據(jù)。 　　2.寄存器組 RS(Register Set或Registers) 　　RS實(shí)質(zhì)上是CPU中暫時(shí)存放數(shù)據(jù)的地方，里面保存著那些等待處理的數(shù)據(jù)，或已經(jīng)處理過(guò)的數(shù)據(jù)，CPU訪問(wèn)寄存器所用的時(shí)間要比訪問(wèn)內(nèi)存的時(shí)間短。采用寄存器，可以減少CPU訪問(wèn)內(nèi)存的次數(shù)，從而提高了CPU的工作速度。但因?yàn)槭艿叫酒娣e和集成度所限，寄存器組的容量不可能很大。寄存器組可分為專(zhuān)用寄存器和通用寄存器。專(zhuān)用寄存器的作用是固定的，分別寄存相應(yīng)的數(shù)據(jù)。而通用寄存器用途廣泛并可由程序員規(guī)定其用途。通用寄存器的數(shù)目因微處理器而異您在瀏覽本頁(yè)面時(shí)使用的計(jì)算機(jī)便通過(guò)微處理器來(lái)完成其工作。微處理器是所有標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)的心臟，無(wú)論該計(jì)算機(jī)是桌面計(jì)算機(jī)、服務(wù)器還是筆記本電腦。您正在使用的微處理器可能是奔騰、K6、PowerPC、Sparc或者其他任何品牌和類(lèi)型的微處理器，但是它們的作用大體相同，工作方式也基本類(lèi)似。 3.控制單元(Control Unit) 　　正如工廠的物流分配部門(mén)，控制單元是整個(gè)CPU的指揮控制中心，由指令寄存器IR(Instruction Register)、指令譯碼器ID(Instruction Decoder)和操作控制器0C(Operation Controller)三個(gè)部件組成，對(duì)協(xié)調(diào)整個(gè)電腦有序工作極為重要。它根據(jù)用戶(hù)預(yù)先編好的程序，依次從存儲(chǔ)器中取出各條指令，放在指令寄存器IR中，通過(guò)指令譯碼(分析)確定應(yīng)該進(jìn)行什么操作，然后通過(guò)操作控制器OC，按確定的時(shí)序，向相應(yīng)的部件發(fā)出微操作控制信號(hào)。操作控制器OC中主要包括節(jié)拍脈沖發(fā)生器、控制矩陣、時(shí)鐘脈沖發(fā)生器、復(fù)位電路和啟停電路等控制邏輯。 　　4.總線(xiàn)(Bus) 　　就像工廠中各部位之間的聯(lián)系渠道，總線(xiàn)實(shí)際上是一組導(dǎo)線(xiàn)，是各種公共信號(hào)線(xiàn)的集合，用于作為電腦中所有各組成部分傳輸信息共同使用的“公路”。直接和CPU相連的總線(xiàn)可稱(chēng)為局部總線(xiàn)。其中包括: 數(shù)據(jù)總線(xiàn)DB(Data Bus)、地址總線(xiàn)AB(Address Bus) 、控制總線(xiàn)CB(Control Bus)。其中，數(shù)據(jù)總線(xiàn)用來(lái)傳輸數(shù)據(jù)信息；地址總線(xiàn)用于傳送CPU發(fā)出的地址信息；控制總線(xiàn)用來(lái)傳送控制信號(hào)、時(shí)序信號(hào)和狀態(tài)信息等。 　　CPU的工作流程 　　由晶體管組成的CPU是作為處理數(shù)據(jù)和執(zhí)行程序的核心，其英文全稱(chēng)是:Central Processing Unit，即中央處理器。首先，CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以分為控制單元，邏輯運(yùn)算單元和存儲(chǔ)單元(包括內(nèi)部總線(xiàn)及緩沖器)三大部分。CPU的工作原理就像一個(gè)工廠對(duì)產(chǎn)品的加工過(guò)程:進(jìn)入工廠的原料(程序指令)，經(jīng)過(guò)物資分配部門(mén)(控制單元)的調(diào)度分配，被送往生產(chǎn)線(xiàn)(邏輯運(yùn)算單元)，生產(chǎn)出成品(處理后的數(shù)據(jù))后，再存儲(chǔ)在倉(cāng)庫(kù)(存儲(chǔ)單元)中，最后等著拿到市場(chǎng)上去賣(mài)(交由應(yīng)用程序使用)。在這個(gè)過(guò)程中，我們注意到從控制單元開(kāi)始，CPU就開(kāi)始了正式的工作，中間的過(guò)程是通過(guò)邏輯運(yùn)算單元來(lái)進(jìn)行運(yùn)算處理，交到存儲(chǔ)單元代表工作的結(jié)束。 　　數(shù)據(jù)與指令在CPU中的運(yùn)行 　　剛才已經(jīng)為大家介紹了CPU的部件及基本原理情況，現(xiàn)在，我們來(lái)看看數(shù)據(jù)是怎樣在CPU中運(yùn)行的。我們知道，數(shù)據(jù)從輸入設(shè)備流經(jīng)內(nèi)存，等待CPU的處理，這些將要處理的信息是按字節(jié)存儲(chǔ)的，也就是以8位二進(jìn)制數(shù)或8比特為1個(gè)單元存儲(chǔ)，這些信息可以是數(shù)據(jù)或指令。數(shù)據(jù)可以是二進(jìn)制表示的字符、數(shù)字或顏色等等。而指令告訴CPU對(duì)數(shù)據(jù)執(zhí)行哪些操作，比如完成加法、減法或移位運(yùn)算。 　　我們假設(shè)在內(nèi)存中的數(shù)據(jù)是最簡(jiǎn)單的原始數(shù)據(jù)。首先，指令指針(Instruction Pointer)會(huì)通知CPU，將要執(zhí)行的指令放置在內(nèi)存中的存儲(chǔ)位置。因?yàn)閮?nèi)存中的每個(gè)存儲(chǔ)單元都有編號(hào)(稱(chēng)為地址)，可以根據(jù)這些地址把數(shù)據(jù)取出，通過(guò)地址總線(xiàn)送到控制單元中，指令譯碼器從指令寄存器IR中拿來(lái)指令，翻譯成CPU可以執(zhí)行的形式，然后決定完成該指令需要哪些必要的操作，它將告訴算術(shù)邏輯單元(ALU)什么時(shí)候計(jì)算，告訴指令讀取器什么時(shí)候獲取數(shù)值，告訴指令譯碼器什么時(shí)候翻譯指令等等。 　　假如數(shù)據(jù)被送往算術(shù)邏輯單元，數(shù)據(jù)將會(huì)執(zhí)行指令中規(guī)定的算術(shù)運(yùn)算和其他各種運(yùn)算。當(dāng)數(shù)據(jù)處理完畢后，將回到寄存器中，通過(guò)不同的指令將數(shù)據(jù)繼續(xù)運(yùn)行或者通過(guò)DB總線(xiàn)送到數(shù)據(jù)緩存器中。 　　基本上，CPU就是這樣去執(zhí)行讀出數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)和往內(nèi)存寫(xiě)數(shù)據(jù)3項(xiàng)基本工作。但在通常情況下，一條指令可以包含按明確順序執(zhí)行的許多操作，CPU的工作就是執(zhí)行這些指令，完成一條指令后，CPU的控制單元又將告訴指令讀取器從內(nèi)存中讀取下一條指令來(lái)執(zhí)行。這個(gè)過(guò)程不斷快速地重復(fù)，快速地執(zhí)行一條又一條指令，產(chǎn)生你在顯示器上所看到的結(jié)果。我們很容易想到，在處理這么多指令和數(shù)據(jù)的同時(shí)，由于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移時(shí)差和CPU處理時(shí)差，肯定會(huì)出現(xiàn)混亂處理的情況。為了保證每個(gè)操作準(zhǔn)時(shí)發(fā)生，CPU需要一個(gè)時(shí)鐘，時(shí)鐘控制著CPU所執(zhí)行的每一個(gè)動(dòng)作。時(shí)鐘就像一個(gè)節(jié)拍器，它不停地發(fā)出脈沖，決定CPU的步調(diào)和處理時(shí)間，這就是我們所熟悉的CPU的標(biāo)稱(chēng)速度，也稱(chēng)為主頻。主頻數(shù)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的主要工作是執(zhí)行指令和處理數(shù)據(jù)，那么工作效率將成為CPU的最主要內(nèi)容，因此，各CPU廠商也盡力使CPU處理數(shù)據(jù)的速度更快。 　　根據(jù)CPU的內(nèi)部運(yùn)算結(jié)構(gòu)，一些制造廠商在CPU內(nèi)增加了另一個(gè)算術(shù)邏輯單元(ALU)，或者是另外再設(shè)置一個(gè)處理非常大和非常小的數(shù)據(jù)浮點(diǎn)運(yùn)算單元(Floating Point Unit，F(xiàn)PU)，這樣就大大加快了數(shù)據(jù)運(yùn)算的速度。 　　而在執(zhí)行效率方面，一些廠商通過(guò)流水線(xiàn)方式或以幾乎并行工作的方式執(zhí)行指令的方法來(lái)提高指令的執(zhí)行速度。剛才我們提到，指令的執(zhí)行需要許多獨(dú)立的操作，諸如取指令和譯碼等。最初CPU在執(zhí)行下一條指令之前必須全部執(zhí)行完上一條指令，而現(xiàn)在則由分布式的電路各自執(zhí)行操作。也就是說(shuō)，當(dāng)這部分的電路完成了一件工作后，第二件工作立即占據(jù)了該電路，這樣就大大增加了執(zhí)行方面的效率。 　　另外，為了讓指令與指令之間的連接更加準(zhǔn)確，現(xiàn)在的CPU通常會(huì)采用多種預(yù)測(cè)方式來(lái)控制指令更高效率地執(zhí)行。
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