CPU的工作原理是什么
CPU 中央处理器 是集成的一块芯片 CPU内部的结构是非常复杂的~ 不过再复杂的东西也由简单的原理构成
1,晶振 :这个东西是所有电子芯片活动的必须能量,就像心脏一样 以一定的频率提供 动力,晶振自己只是一个频率发生器,他的作用就是产生时序电路 能让CPU 一步一步的工作,晶振一般在主板上~没探究过CPU里面有不
2,指令集 :指令集在哪里?就是cpu的系统,全部是1和0,比如11100011,当这个硅片里面的二极管是这样的时候,他采取相应的指令动作。CPU的组成是什么 是运算器和控制器,这里的算法是非常复杂的,他对一个操作的执行是用一条指令来完成的,所有的指令和叫指令集,所以指令集的多少也是说明CPU 的能力好不好,打个比方,INTEL P4 支持的SSE 说明他支持 多媒体的处理。可以说晶振(晶振频率非常高比如200MHZ)一次振动,指令执行一个,最简单的算法比如2+3=5 需要3个 指令完成,1秒200000000=200MHZ次的计算,应该知道他的运算速度多快了吧
3,BIOS;CPU的运算器很好理解,但是控制这些运算的东西,也是CPU里面的最复杂的地方,其实BIOS不是CPU的东西,但是必须和他一起工作才能体现CPU的控制作用,其实说简单点,CPU里面的一条指令就是把(控制总线)这个图像的点(数据总线)送到什么位置然后显示出来,但是如果没有东西来调用他,他是不会执行这条指令的,所以在CPU的指令系统之上,WINDOWS这样的操作系统之下,主板上的BIOS系统能够人性化的控制CPU的部分参数
CPU的原始工作模式
在了解CPU工作原理之前,我们先简单谈谈CPU是如何生产出来的。CPU是在特别纯净的硅材料上制造的。一个CPU芯片包含上百万个精巧的晶体管。人们在一块指甲盖大小的硅片上,用化学的方法蚀刻或光刻出晶体管。因此,从这个意义上说,CPU正是由晶体管组合而成的。简单而言,晶体管就是微型电子开关,它们是构建CPU的基石,你可以把一个晶体管当作一个电灯开关,它们有个操作位,分别代表两种状态:ON(开)和OFF(关)。这一开一关就相当于晶体管的连通与断开,而这两种状态正好与二进制中的基础状态“0”和“1”对应!这样,计算机就具备了处理信息的能力。
但你不要以为,只有简单的“0”和“1”两种状态的晶体管的原理很简单,其实它们的发展是经过科学家们多年的辛苦研究得来的。在晶体管之前,计算机依靠速度缓慢、低效率的真空电子管和机械开关来处理信息。后来,科研人员把两个晶体管放置到一个硅晶体中,这样便创作出第一个集成电路,再后来才有了微处理器。
朋友们好,我是电子及工控技术,我来回答这个问题。CPU是中央处理器的一个简称,我们听这个名字就知道它就像我们人的大脑一样具有指挥、计算和协调作用,就像我们身体各部位的一举一动都要受我们大脑控制一样。那么于此相同CPU也是控制着集成电路中的各种信息,在电路中的各种信息都要向CPU报到,由CPU来做决定。在有的控制电路中CPU是分离出来的,单独设计一个集成芯片实现CPU的功能,例如我们所用的电脑主板中,它就有专用的CPU处理芯片,现在为了提高CPU的处理数据的速度,在有的CPU芯片中都增加了2个CPU功能模块,我们称为双核CPU,有的为了提高更快的速度,甚至增加了4个CPU或者8个CPU等等。
还有的芯片是把一个CPU功能模块与其它功能的集成电路做在一个芯片里,比如我们所使用的各种类型的单片机,就是这种集成芯片。它把具有存储功能的模块放在芯片里、还有与外界进行信息交流的通道I/O口也放在芯片里、以及别人向它提出请求处理突发事件的这种功能部件也集成在这个芯片里等等,这种单片机芯片叫微处理器,简称MCU。
CPU(中央处理器)的构成
CPU不仅是电脑信息的处理中心,而且在其它的设备中所用到的控制芯片里也具有核心的位置,例如我们所用的手机、还有用单片机控制的电子设备等等。为了能够说明白CPU工作的来龙去脉,我们先来看看它的结构吧。
首先我们把CPU可以分为三个职能部门,第一个是负责各种运算的计算器,它的学名叫数学逻辑单元(ALU),它们的主要职能是负责加、减、乘和除的运算外,还负责各种逻辑运算,比如与、或、非、异或以及移位等计算,它如同我们生活中的会计一样,是运算的一把好手。
第二个职能部门是控制器,在它的下面又有三个子机构,一个是存放各种命令的储存室,CPU的各种命令都存放在这里;另一个是传送命令的译码室,CPU发出的各种命令需要在这里进行解码与解析、分发。它类似我们看到单位中的传达室,是用来发送各种命令的地方;最后一个是定时逻辑执行部门,CPU发出的各种命令都需要这个部门去执行,它主要是协调CPU发出的各种命令,然后也要协调CPU外部的信息。
第三个职能部门是储存室,CPU经常使用的各种数据都要存在这里,其CPU结构图如下图所示。
CPU(中央处理器)的工作过程
下面我们再说说CPU里的信息是如何传递和执行的,为了能够说明问题,我们举出一个最简单的例子。比如我们要让CPU处理一个“1+1”这个算数式子的任务。首先我们从计算机中输入这样一个任务给CPU后,这时CPU会发出一个“命令”给控制器中的储存室,它接到这个“命令”后要送到控制器中的译码室进行译码,这个意思是看看CPU发出的是一个什么命令。然后把译码的结果再送到逻辑控制执行部门,这个定时逻辑执行部门就会发出各种定时命令和控制命令,最后再把这个命令送到CPU的内部负责运算的部门(ALU)开始对这个算式进行计算,然后它把计算好的结果送到控制器中的存储室暂时储存起来,这就是CPU整个工作的过程。虽然我们说的比较多,只不过这一系列动作是在一瞬间就完成了。
如果我们想要看CPU执行的结果,然后我们再给CPU一个命令,它就会按照我们给出的命令输出计算的结果了。我们所给出的命令就是我们用计算机指令编写的计算机程序,可以用汇编语言编写也可以用C语言编写或者其它计算机语言都是可以的。
由此可见我们通过一个简单的例子来说明CPU的工作原理,我们要知道当CPU遇到其它指令的时候也就是不断重复这一过程的。
以上就是我对这个问题的解答,希望能帮你解惑。欢迎朋友参与讨论,敬请关注电子及工控技术,答题不易,感谢点赞。
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