計(jì)算機(jī)cpu，電腦CPU是什么及功能

來(lái)源：整理時(shí)間：2024-11-09 01:28:29 編輯：智能門(mén)戶手機(jī)版

1，電腦CPU是什么及功能

中央處理單元,也叫中央處理器,功能就是處理數(shù)據(jù)

電腦CPU是什么及功能

2，cpu由什么組成

cpu的組成：1、寄存器，用來(lái)暫存指令數(shù)據(jù)等處理對(duì)象；2、控制器，把內(nèi)存上的指令、數(shù)據(jù)等讀入寄存器；3、運(yùn)算器，負(fù)責(zé)運(yùn)算從內(nèi)存讀入寄存器的數(shù)據(jù)；4、時(shí)鐘，負(fù)責(zé)發(fā)出CPU開(kāi)始計(jì)時(shí)的時(shí)鐘信號(hào)。在計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)中，CPU 是對(duì)計(jì)算機(jī)的所有硬件資源（如存儲(chǔ)器、輸入輸出單元）進(jìn)行控制調(diào)配、執(zhí)行通用運(yùn)算的核心硬件單元。CPU 是計(jì)算機(jī)的運(yùn)算和控制核心。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中所有軟件層的操作，最終都將通過(guò)指令集映射為CPU的操作。cpu的組成：1、寄存器，用來(lái)暫存指令數(shù)據(jù)等處理對(duì)象；2、控制器，把內(nèi)存上的指令、數(shù)據(jù)等讀入寄存器；3、運(yùn)算器，負(fù)責(zé)運(yùn)算從內(nèi)存讀入寄存器的數(shù)據(jù)；4、時(shí)鐘，負(fù)責(zé)發(fā)出CPU開(kāi)始計(jì)時(shí)的時(shí)鐘信號(hào)。

cpu由什么組成

3，cpu在電腦上有什么用處

中央處理器簡(jiǎn)稱CPU（Central Processing Unit），它是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心，包括運(yùn)算器和處理器兩部分。計(jì)算機(jī)所發(fā)生的全部動(dòng)作都受CPU的控制。其中，運(yùn)算器主要完成各種共=算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算，是對(duì)信息加工和處理的部件，由進(jìn)行運(yùn)算的運(yùn)算器件和用來(lái)暫時(shí)寄存數(shù)據(jù)的寄存器、累加器等組成?？刂破魇菍?duì)計(jì)算機(jī)發(fā)布命令的“決策機(jī)構(gòu)”，用來(lái)協(xié)調(diào)和指揮整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的操作，它本身不具有運(yùn)算功能，而是通過(guò)讀取各種指令，并對(duì)其進(jìn)行翻譯、分析，而后對(duì)各部件作出相應(yīng)控制。它主要由指令寄存器、譯碼器、程序計(jì)數(shù)器、操作控制器等組成。中央處理器是計(jì)算機(jī)的心臟,CPU品質(zhì)的高低直接決定了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的檔次。能夠處理數(shù)據(jù)位數(shù)是CPU的一個(gè)最重要的品質(zhì)標(biāo)志。人們通常所說(shuō)的8位機(jī)、16位機(jī)、32位機(jī)即指CPU可同時(shí)處理8位、16位、32位的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。

cpu在電腦上有什么用處

4，電腦CPU有什么用在電腦里起到什么作用

intel和AMD主流CPU和CPU插槽中央處理器（英文Central Processing Unit，CPU）是一臺(tái)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算核心和控制核心。CPU、內(nèi)部存儲(chǔ)器和輸入/輸出設(shè)備是電子計(jì)算機(jī)三大核心部件。其功能主要是解釋計(jì)算機(jī)指令以及處理計(jì)算機(jī)軟件中的數(shù)據(jù)。CPU由運(yùn)算器、控制器和寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)的總線構(gòu)成。差不多所有的CPU的運(yùn)作原理可分為四個(gè)階段：提?。‵etch）、解碼（Decode）、執(zhí)行（Execute）和寫(xiě)回（Writeback）。 CPU從存儲(chǔ)器或高速緩沖存儲(chǔ)器中取出指令，放入指令寄存器，并對(duì)指令譯碼，并執(zhí)行指令。所謂的計(jì)算機(jī)的可編程性主要是指對(duì)CPU的編程。 http://baike.baidu.com/view/2089.htm 具體自己看你只要記住CPU是電腦里最重要的一般也是最貴的部分不好升級(jí)替換的那種

5，CPU和RAM是什么

CPU是中央處理單元(Central Process Unit)的縮寫(xiě)，它可以被簡(jiǎn)稱做微處理器。（Microprocessor)，不過(guò)經(jīng)常被人們直接稱為處理器(processor)。不要因?yàn)檫@些簡(jiǎn)稱而忽視它的作用，CPU是計(jì)算機(jī)的核心，其重要性好比心臟對(duì)于人一樣。實(shí)際上，處理器的作用和大腦更相似，因?yàn)樗?fù)責(zé)處理、運(yùn)算計(jì)算機(jī)內(nèi)部的所有數(shù)據(jù)，而主板芯片組則更像是心臟，它控制著數(shù)據(jù)的交換。CPU的種類決定了你使用的操作系統(tǒng)和相應(yīng)的軟件。CPU主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器組和內(nèi)部總線等構(gòu)成，是PC的核心，再配上儲(chǔ)存器、輸入/輸出接口和系統(tǒng)總線組成為完整的PC。內(nèi)存是存儲(chǔ)器的一種，而存儲(chǔ)器又是計(jì)算機(jī)的重要組成部分，按其用途可分為主存儲(chǔ)器（Main Memory，簡(jiǎn)稱主存），和輔存儲(chǔ)器（Auxiliary Memory,簡(jiǎn)稱輔存），主存儲(chǔ)器又稱內(nèi)存儲(chǔ)器，內(nèi)存器又分為隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM,和只讀存儲(chǔ)器ROM., 你在往機(jī)箱里裝一塊內(nèi)存條就行了。

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，識(shí)別區(qū)分出不同的指令類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總線頻率和內(nèi)存總線頻率相同，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(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(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)稱速度，也稱為主頻。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，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。寄存器組可分為專用寄存器和通用寄存器。專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(Bus) 　　就像工廠中各部位之間的聯(lián)系渠道，總線實(shí)際上是一組導(dǎo)線，是各種公共信號(hào)線的集合，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相連的總線可稱為局部總線。其中包括: 數(shù)據(jù)總線DB(Data Bus)、地址總線AB(Address Bus) 、控制總線CB(Control Bus)。其中，數(shù)據(jù)總線用來(lái)傳輸數(shù)據(jù)信息；地址總線用于傳送CPU發(fā)出的地址信息；控制總線用來(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(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(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)稱速度，也稱為主頻。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。