CPU工作原理 cpu设计原理

cpu电路原理结构?

cpu的基本结构

  从功能上看,一般CPU的内部结构可分为:控制单元、逻辑运算单元、存储单元(包括内部总线和缓冲器)三大部分。其中控制单元完成数据处理整个过程中的调配工作,逻辑单元则完成各个指令以便得到程序最终想要的结果,存储单元就负责存储原始数据以及运算结果。浑然一体的配合使得CPU拥有了强大的功能,可以完成包括浮点、多媒体等指令在内的众多复杂运算,也为数字时代加入了更多的活力。

CPU工作原理?

处理器的工作原理

1、取指令:CPU的控制器从内存读取一条指令并放入指令寄存器。指令的格式一般是这个样子:操作码就是汇编语言里的mov,add,jmp等符号码;操作数地址说明该指令需要的操作数所在的地方,是在内存里还是在CPU的内部寄存器里。

2、指令译码(解码):指令寄存器中的指令经过译码,决定该指令应进行何种操作(就是指令里的操作码)、操作数在哪里(操作数的地址)。

3、执行指令(写回):以一定格式将执行阶段的结果简单的写回。运算结果经常被写进CPU内部的暂存器,以供随后指令快速存取。

4、 修改指令计数器:决定下一条指令的地址。

CPU工作原理?

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。

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提取

  第一阶段,提取,从存储器或高速缓冲存储器中检索指令(为数值或一系列数值)。由程序计数器(Program Counter)指定存储器的位置,程序计数器保存供识别目前程序位置的数值。换言之,程序计数器记录了CPU在目前程序里的踪迹。提取指令之后,程序计数器根据指令长度增加存储器单元。指令的提取必须常常从相对较慢的存储器寻找,因此导致CPU等候指令的送入。这个问题主要被论及在现代处理器的快取和管线化架构。

解码

  CPU根据存储器提取到的指令来决定其执行行为。在解码阶段,指令被拆解为有意义的片断。根据CPU的指令集架构(ISA)定义将数值解译为指令。一部分的指令数值为运算码(Opcode),其指示要进行哪些运算。其它的数值通常供给指令必要的信息,诸如一个加法(Addition)运算的运算目标。这样的运算目标也许提供一个常数值(即立即值),或是一个空间的定址值:暂存器或存储器位址,以定址模式决定。在旧的设计中,CPU里的指令解码部分是无法改变的硬件设备。不过在众多抽象且复杂的CPU和指令集架构中,一个微程序时常用来帮助转换指令为各种形态的讯号。这些微程序在已成品的CPU中往往可以重写,方便变更解码指令。

CPU的运作原理是?什么是总线?

CPU总线,是PC系统中最快的总线,也是芯片组与主板的核心。这条总线主要由CPU使用,用来与高速缓存、主存和北桥(或MCH)之间传送信息。CPU总线,又称为FSB(前端总线,Front Side Bus),是PC系统中最快的总线,也是芯片组与主板的核心。这条总线主要由CPU使用,用来与高速缓存、主存和北桥(或MCH)之间传送信息。目前可看到的PC系统中使用的CPU总线工作频率为66、100、133或200MHz,宽度为64位(8字节)。习惯上人们把和CPU直接相关的局部总线叫做CPU总线或内部总线,而把和各种通用扩展槽相接的局部总线叫做系统总线或外部总线。具体地,CPU总线一般指CPU与芯片组之间的公用连接线,又叫前端总线(FSB)。不管是总线还是局部总线,是内部总线还是外部总线,都是为了发挥计算机的综合效率而提出的,我们可以把它们理解成城市中的主干道和一般道路。  1.CPU总线的功能    通常,总线可分为三类:数据总线,地址总线,控制总线,当然这也适合于CPU总线。在微型机中,CPU作为总线主控,通过控制总线,向各个部件发送控制信号,通过地址总线用地址信号指定其需要访问的部件,如存储器,数据总线上传送数据信息,数据总线是双向的,即,数据信息可由CPU至其它部件(写),也可由其它部件至CPU(读)。CPU总线处于芯片组与CPU之间,负责CPU与外界所有部件的通信,因为CPU是通过芯片组联系各个部件的。此外,CPU总线还负责CPU与Cache之间的通信。正如前面所说,CPU总线像一条主干道,数据和信号从这主干道上流到各个部件和外部设备,也从各个部件流回CPU(主要是数据)。  2.CPU总线的控制和通信    CPU总线上的时钟频率通常就是我们常说的外频频率,目前使用的外频分别有66MHz、100MHz和133MHz三种。而AMD的K7系列CPU虽然也使用100MHz外频,但它的EV6 CPU总线通过DDR(一个时钟脉冲传送两次数据)技术使CPU和芯片组之间的数据传输以200MHz时钟进行,因此EV6总线的数据传输效率最高能达1600MB。

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