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處理器是什么?
發布時間:2011-10-11 閱讀量:1686 來源:我愛方案網 作者:

處理器是什么?


中央處理器(Central Processing Unit)的縮寫,即CPU,CPU是電腦中的核心配件,只有火柴盒那么大,幾十張紙那么厚,但它卻是一臺計算機的運算核心和控制核心。電腦中所有操作都 由CPU負責讀取指令,對指令譯碼并執行指令的核心部件。
中央處理器(Central Processing Unit,CPU),是電子計算機的主要設備之一。其功能主要是解釋計算機指令以及處理計算機軟件中的數據。所謂的計算機的可編程性主要是指對CPU的編 程。  

CPU是計算機中的核心配件,只有火柴盒那么大,幾十張紙那么厚,但它卻是一臺計算機的運算核心和控制核心。計算機中所有操作都由CPU負責讀取指令,對 指令譯碼并執行指令的核心部件。   CPU、內部存儲器和輸入/輸出設備是電子計算機的三大核心部件。   同時,中國藥科大學的英語簡稱也是CPU(China Pharmaceutical University ).

中央處理器(英文Central Processing Unit,CPU)是一臺計算機的運算核心和控制核心。CPU、內部存儲器和輸入/輸出設備是電子計算機三大核心部件。其功能主要是解釋計算機指令以及處 理計算機軟件中的數據。

CPU由運算器、控制器和寄存器及實現它們之間聯系的數據、控制及狀態的總線構成。差不多所有的CPU的運作原理可分為四個階段:提取(Fetch)、解 碼(Decode)、執行(Execute)和寫回(Writeback)。 CPU從存儲器或高速緩沖存儲器中取出指令,放入指令寄存器,并對指令譯碼,并執行指令。所謂的計算機的可編程性主要是指對CPU的編程。


處理器的工作原理


    CPU從存儲器或高速緩沖存儲器中取出指令,放入指令寄存器,并對指令譯碼。它把指令分解成一系列的微操作,然后發出各種控制命令,執行微操作系列,從而完成一條指令的執行。
指令是計算機規定執行操作的類型和操作數的基本命令。指令是由一個字節或者多個字節組成,其中包括操作碼字段、一個或多個有關操作數地址的字段以及一些表征機器狀態的狀態字以及特征碼。有的指令中也直接包含操作數本身。

提取
第一階段,提取,從存儲器或高速緩沖存儲器中檢索指令(為數值或一系列數值)。由程序計數器(Program Counter)指定存儲器的位置,程序計數器保存供識別目前程序位置的數值。換言之,程序計數器記錄了CPU在目前程序里的蹤跡。
提取指令之后,程序計數器根據指令長度增加存儲器單元。指令的提取必須常常從相對較慢的存儲器尋找,因此導致CPU等候指令的送入。這個問題主要被論及在現代處理器的快取和管線化架構。

執行
在提取和解碼階段之后,接著進入執行階段。該階段中,連接到各種能夠進行所需運算的CPU部件。
例如,要求一個加法運算,算數邏輯單元(ALU,Arithmetic Logic Unit)將會連接到一組輸入和一組輸出。輸入提供了要相加的數值,而輸出將含有總和的結果。ALU內含電路系統,易于輸出端完成簡單的普通運算和邏輯運算(比如加法和位元運算)。如果加法運算產生一個對該CPU處理而言過大的結果,在標志暫存器里,運算溢出(Arithmetic Overflow)標志可能會被設置。

寫回
最終階段,寫回,以一定格式將執行階段的結果簡單的寫回。運算結果經常被寫進CPU內部的暫存器,以供隨后指令快速存取。在其它案例中,運算結果可能寫進速度較慢,但容量較大且較便宜的主記憶體中。某些類型的指令會操作程序計數器,而不直接產生結果。這些一般稱作“跳轉”(Jumps),并在程式中帶來循環行為、條件性執行(透過條件跳轉)和函式。
許多指令也會改變標志暫存器的狀態位元。這些標志可用來影響程式行為,緣由于它們時常顯出各種運算結果。

解碼
CPU根據存儲器提取到的指令來決定其執行行為。在解碼階段,指令被拆解為有意義的片斷。根據CPU的指令集架構(ISA)定義將數值解譯為指令。
一部分的指令數值為運算碼(Opcode),其指示要進行哪些運算。其它的數值通常供給指令必要的信息,諸如一個加法(Addition)運算的運算目標。這樣的運算目標也許提供一個常數值(即立即值),或是一個空間的定址值:暫存器或存儲器位址,以定址模式決定。
在舊的設計中,CPU里的指令解碼部分是無法改變的硬件設備。不過在眾多抽象且復雜的CPU和指令集架構中,一個微程序時常用來幫助轉換指令為各種形態的訊號。這些微程序在已成品的CPU中往往可以重寫,方便變更解碼指令。
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