cpu工作原理-資料下載頁
2025-08-12 15:29本頁面
【導讀】在了解CPU工作原理之前，我們先簡單談談CPU是如何生產(chǎn)出來的。CPU是在特別純凈的硅材料上制造。一個CPU芯片包含上百萬個精巧的晶體管。人們在一塊指甲蓋大小的硅片上，用化學的方法蝕刻或光。因此，從這個意義上說，CPU正是由晶體管組合而成的。這一開一關(guān)就相當于晶體管的連通與斷開，而這兩種狀態(tài)正好與二進制中的基礎(chǔ)狀。態(tài)“0”和“1”對應！但你不要以為，只有簡單的“0”和“1”兩種狀態(tài)的晶體管的原理很簡單，其實它們的發(fā)展是經(jīng)過科學家們多年。在晶體管之前，計算機依靠速度緩慢、低效率的真空電子管和機械開關(guān)來處理信息。換只由電子信號控制，我們可以將晶體管稱之為二進制設(shè)備。OFF狀態(tài)則用“0”來表示，就可以組成最簡單的二進制數(shù)。眾多晶體管產(chǎn)生的多個“1”與“0”的特殊次序和模。而通用寄存器用途廣泛并可由。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。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移時差和CPU處理時差，肯定會出現(xiàn)混亂處理的情況。
【正文】 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執(zhí)行。這個過程不斷快速地重復，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，由于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移時差和 CPU 處理時差，肯定會出現(xiàn)混亂處理的情況。為了保證每個操作準時發(fā)生， CPU 需要一個時鐘，時鐘控制著 CPU所執(zhí)行的每一個動作。時鐘就像一個節(jié)拍器，它不停地發(fā)出脈沖，決定 CPU的步調(diào)和處理時間，這就是我們所熟悉的 CPU的標稱速度，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)部運算結(jié)構(gòu)，一些制造廠商在 CPU 內(nèi)增加了另一個算術(shù)邏輯單元 (ALU)，或者是另外再設(shè)置一個處理非常大和非常小的數(shù)據(jù)浮點運算單元 (Floating Point Unit， FPU)，這樣就大大加快了數(shù)據(jù)運算的速度。 而在執(zhí)行效率方面，一些廠商通過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，當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確，現(xiàn)在的 CPU通常會采用多種預測方式來控制指令更高效率地執(zhí)行。
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