P7 中央处理器(CPU)-The Central Processing Unit

传送门:P7 中央处理器(CPU)-The Central Processing Unit

中央处理器 CPU

        中央处理器(CPU,Central Processing Unit)是一块超大规模的集成电路,是一台计算机的运算核心(Core)和控制核心( Control Unit)。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。

中央处理器主要包括运算器(算术逻辑运算单元,ALU,Arithmetic Logic Unit)、控制器和高速缓冲存储器(Cache)及实现它们之间联系的数据(Data)、控制及状态的总线(Bus)。它与内部存储器(Memory)和输入/输出(I/O)设备合称为电子计算机三大核心部件。


CPU的工作流程

        取指令阶段(含解码阶段)

取指令阶段
指令表(前4位是操作码,后4位是内存地址或寄存器)

        RAM:内存,不同地址存放可能不同的指令。

        寄存器A,B,C,D:临时存放数据和操作数据。

        指令地址寄存器:跟踪程序运行到哪里,每一次工作流程的最后,该寄存器上的二进制数值(RAM对应的地址)都会加一,同时开始下一个工作循环。

        指令寄存器:读取RAM指定地址的程序指令。

        若干逻辑门的电路部分:识别指令寄存器读取到的指令的前4位,即判断是否读取到LOAD_A指令。

        如图,内存中地址为0的位置上指令为0010 1110,前4位0010指执行LOAD_A指令,后4位指RAM的1110地址,即将RAM的地址1110对应的值(14)放入寄存器A,在执行LOAD_A指令之前需经过左侧逻辑电路判断是否为LOAD_A指令,进入执行阶段。

        执行阶段

执行指令流程图

        识别出指令是LOAD_A时,打开RAM的允许读取线,把地址14传到RAM,RAM读取到该地址对应的数值00000011,即十进制3,打开RAM与寄存器A的允许写入线,将3写入寄存器A(打开方法:通过连接寄存器A与识别指令的电路,如果指令确实为LOAD_A,则打开寄存器A的允许写入线,然后RAM读取到3,将3写入寄存器A)。

        最后,所有电路关闭,指令地址寄存器的数值 + 1,执行阶段结束,进入下一个工作循环流程。

        剩下3个指令的工作流程大同小异,视频解释得比较清楚,这里就不赘述了。


时钟信号

CPU基本抽象图

        原因:为确保cpu工作迅速协调,加入时钟信号,负责管理cpu的工作节奏。

        时钟速度单位:赫兹,1赫兹代表1秒1个周期。

        cpu超频/降频:通过修改时钟速度,加快或减缓cpu的工作速度,现代cpu具备“动态调整频率”功能。


CPU和RAM的关系

关系图

        emmmm,如图。

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 200,392评论 5 470
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 84,258评论 2 377
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 147,417评论 0 332
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 53,992评论 1 272
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 62,930评论 5 360
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 48,199评论 1 277
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 37,652评论 3 390
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 36,327评论 0 254
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 40,463评论 1 294
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 35,382评论 2 317
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 37,432评论 1 329
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 33,118评论 3 315
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 38,704评论 3 303
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 29,787评论 0 19
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 30,999评论 1 255
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 42,476评论 2 346
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 42,057评论 2 341

推荐阅读更多精彩内容