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中央处理器

中央处理器

  中央处理器,简称CPU,是一块超大规模的集成电路,是一台计算机的运算核心和控制核心,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。

  一、工作过程

  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。

  即提取——解码——执行——写回四个阶段。

  二、物理结构/组成部分

  1.逻辑部件

  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。

  2.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。

  3.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。

  三、在ICT的应用

  在ICT的应用中,可以不考虑CPU的内部结构,把其简单地看成一个黑盒子,容易理解。其行为模型是,给它输入指令,经过其内部的运算和处理,就能输出想要的结果(数据或控制信号)。

  四、主要功能

  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。在微型计算机中又称微处理器,计算机的所有操作都受CPU控制,CPU的性能指标直接决定了微机系统的性能指标。CPU具有以下4个方面的基本功能:数据通信,资源共享,分布式处理,提供系统可靠性。运作原理可基本分为四个阶段:提取(Fetch)、解码(Decode)、执行(Execute)和写回(Writeback)。

  我们平时在购买电动独轮车的时候会看到,什么高性能中央处理器,每秒1024浮点运算,正是这个道理。电动独轮车通过中央处理器的数据解码、计算等,从而实现电动独轮车动起来的数据支持。

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