【文章內(nèi)容簡介】 等 ） ? 聲音輸入設備 （ 話筒 ， MIDI演奏器 ） ? 視頻輸入設備 （ 攝像機 ） ? 溫度 、 壓力輸入設備 (溫度 、 壓力傳感器 ） Doug Engelbart 恩格爾巴特 QWERTY鍵盤發(fā)明人肖爾斯 Christopher Latham Sholes (2)中央處理器 ?處理器 ： ? 負責對輸入信息進行各種處理的部件 。 ? 處理器的基本功能：能高速地進行 算術運算 、 邏輯運算 和 數(shù)據(jù)傳送 等操作 。 ?微處理器 ： ? 將處理器的所有組成部分都制作在一塊半導體芯片上的處理器。 ?中央處理器 （ 簡稱 CPU） ? 包含 運算器 和 控制器 。 承擔系統(tǒng)軟件和應用軟件的運行任務 ， 是任何一臺計算機必不可少的核心組成部件 。 ?并行處理 和 多處理器系統(tǒng) ? 使用多個 CPU（ 2， 4， 8或更多）實現(xiàn)超高速計算的技術稱為 “ 并行處理 ” ，采用這種技術的計算機系統(tǒng)稱為 “ 多處理器系統(tǒng) ” 。 1 、 CPU的結構 ?馮 .諾依曼計算機的基本工作原理： “ 存儲程序控制 ” ?存儲程序 ： ? 將可以由計算機執(zhí)行的一個程序預先存儲在計算機的存儲器中。 ?程序控制 ： ? 由當前所執(zhí)行的指令來決定計算機的各硬件部件如何動作，以完成特定的信息處理任務。 計算機的基本工作原理 ?指令 : ? 可以被計算機理解并執(zhí)行的基本操作命令。 ?程序 : ? 一個可執(zhí)行的指令序列。 ?指令與數(shù)據(jù)的形式： 二進制編碼 。 指令和程序 程序在計算機中的執(zhí)行過程 外存儲器 指令 1 指令 2 …… 指令 k …… 指令 n 數(shù)據(jù) 1 數(shù)據(jù) 2 …… 數(shù)據(jù) m 內(nèi)存儲器 程序 數(shù)據(jù) ，執(zhí)行該任務的程序和數(shù)據(jù)將從外存 成批傳送到內(nèi)存 執(zhí)行指令，按指令要求完成對數(shù)據(jù)的運算和處理 CPU 逐條 讀取該程序的指令及相關的數(shù)據(jù) 理結果送回內(nèi)存保存 ，將處理得到的全部結果成批傳送到外存以長久保存 CPU的任務 ? CPU的主要任務是 執(zhí)行指令 ， ? 按照指令的要求完成對數(shù)據(jù)的運算和處理。 CPU的主要內(nèi)部部件 ? 運算器 ： ? 執(zhí)行單元 。 對數(shù)據(jù)進行各種算術運算和邏輯運算 。 ? 控制器 ： ? 取指令 ， 解釋指令的含義 （ 指令譯碼 ） 產(chǎn)生控制其它部件的操作控制信號 ， 記錄內(nèi)部狀態(tài) 。 ? 寄存器組 ： ? 臨時存放參加運算的數(shù)據(jù)和得到的中間結果 。 CPU的組成及其與內(nèi)存的關系 寄存器組 運算器 指 令 數(shù) 據(jù) 中央處理器 操作命令 內(nèi) 存 儲 器 指令地址 指令計數(shù)器 指令寄存器 控制器 2 、 指令與指令系統(tǒng) ? 指令 的定義 ( 機器指令 ） ? 使用二進制編碼表示的操作命令 （ 稱為計算機的 “ 機器語言 ” ） 。 ? 用機器指令編寫的程序中的每一條指令都可以直接被控制器譯碼產(chǎn)生執(zhí)行指令所需的控制信號 。 ? 每一種類型的 CPU都有它自己獨特的一組指令 指令 ? 大多數(shù)情況下 ， 指令由兩個部分組成： ? 操作碼 表示計算機應執(zhí)行的操作二進制代碼 。 ? 操作數(shù) 表示該指令所處理的數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)所在存儲器的位置代碼 （ 寄存器代碼或內(nèi)存儲器單元地址 ） 操作碼 操作數(shù) 指令的格式 ? 計算機工作時，周而復始執(zhí)行如下過程： ? 取指令 ： CPU依次從存儲器中取出一個程序中的各條指令； ? 指令譯碼 ：對指令的功能進行分析； ? 取數(shù) ：按指令的功能從內(nèi)存取出數(shù)據(jù)； ? 運算 ：對數(shù)據(jù)進行運算處理； ? 存數(shù) ：保存運算結果； ? 為取下條指令做好準備 。 ? 直到取到并執(zhí)行了停機指令為止。至此完成程序的一次運行。 指令執(zhí)行過程 指令的種類 ?根據(jù)指令功能 ? 數(shù)據(jù)傳送指令 ? 算術運算指令 ? 邏輯運算指令 ? 移位指令 ? 位 （ 位串 ） 操作指令 ? 輸入 /輸出指令 ? 轉移指令 ? 等 ? 指令系統(tǒng) 定義 ? 一個 CPU所能執(zhí)行的全部指令稱為該 CPU的指令系統(tǒng)或指令組 。 ? 指令系統(tǒng)中有數(shù)以百計的不同的指令 。 ? 機器語言程序 用指令系統(tǒng)中的指令編寫的可執(zhí)行程序 。 指令系統(tǒng) 指令系統(tǒng)的兼容 ? “ 兼容 ” ：不同廠家 、 不同型號的計算機使用了相同的指令系統(tǒng) 。 ? 每種類型的 CPU都有自己的指令系統(tǒng) ， 某一類計算機的可執(zhí)行程序代碼未必能在其他計算機上運行 ，這個問題稱之為計算機的 “ 兼容性 ” 問題 。 ? 例如 : ? Intel公司 Pentium微處理器 兼容 AMD等公司微處理器 (后者的內(nèi)部設計與 Pentium相同 ， 指令系統(tǒng)完全一致 ） ? Motorola公司的 PowerPC微處理器 （ 美國蘋果公司生產(chǎn)的 Macintosh中用作 CPU） 不兼容 Intel公司 Pentium處理器 。 指令系統(tǒng)的向下（前）兼容 ? 同一公司的微處理器產(chǎn)品，新型號通常 “ 向下（前）兼容 ” 舊型號。新型號的處理器的指令系統(tǒng)在舊型號處理器指令系統(tǒng)基礎上進行擴充。 ? 例如： Intel公司的微處理器產(chǎn)品的發(fā)展過程為： 8088（ 8086） →80286→80386→80486→Pentium→ Pentium MMX→PentiumII →PentiumIII →Pentium4 每種新型號的處理器通常在老型號處理器基礎上逐步擴充處理器指令系統(tǒng)，使新的處理器仍可以繼續(xù)正確執(zhí)行 老處理器中的所有指令。 CPU的性能指標 ?計算機的性能 在很大程度上是有 CPU決定的。 ? CPU的性能主要表現(xiàn)在 程序執(zhí)行速度 的快慢。 影響 CPU速度的的因素 字長 （位數(shù)） ? CPU中定點運算器的寬度，它決定了： ? 一次能同時進行二進制整數(shù)運算的位數(shù) ? CPU可訪問的存儲器最大空間 ? 通常是 2的整數(shù)次冪 。 ? 目前個人計算機使用的 CPU都是 32位，新一代的 PC機將是 64位。 ? CPU主頻： CPU的內(nèi)部頻率 (MHz） ? 決定了 CPU內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸和指令執(zhí)行的 每一步 所占用的時間。 ? 主頻越高， 執(zhí)行一條指令的時間就越少， CPU的處理速度就越快。 ?注意 ： ? 主頻 2G的 CPU速度 ≠主頻 1G的 CPU速度的 2倍 ? Intel的 2G主頻 CPU的速度 ≠AMD的 2G主頻 CPU的速度 ? CPU總線頻率，也稱 CPU外部頻率 ? 決定了 CPU和外部部件交換數(shù)據(jù)的工作頻率， ? 總線頻率越高， CPU的處理速度就越快。 ?高速緩存 (