cpu工作原理

乙個完整的微型計算機系統包括硬體系統和軟體系統兩大部分。計算機硬體是指組成一台計算機的各種物理裝置,

它們是由各種實在的器件所組成，是計算機進行工作的物質基礎。計算機硬體系統中最重要的組成部分是**處理器(cpu)。

（一）cpu的基本概念和組成

**處理器簡稱cpu(centralprocessing

unit),它是計算機系統的核心,主要包括運算器和控制器兩個部件。如果把計算機比作乙個人，那麼cpu就是心臟，其重要作用由此可見一斑。cpu的內部結構可以分為控制單元、邏輯單元和儲存單元三大部分，三個部分相互協調，便可以進行分析，判斷、運算並控制計算機各部分協調工作。

計算機發生的所有動作都是受cpu控制的。其中運算器主要完成各種算術運算(如加、減、乘、除)和邏輯運算(如邏輯加、邏輯乘和非運算);

而控制器不具有運算功能,它只是讀取各種指令,並對指令進行分析,作出相應的控制。通常,在cpu中還有若干個暫存器,它們可直接參與運算並存放運算的中間結果。

我們常說的cpu都是x86系列及相容cpu,所謂x86指令集是美國intel公司為其第一塊16位cp

u（i8086）專門開發的，美國ibm公司2023年推出的世界第一台pc機中的cpu—i8088（i8086

簡化版）使用的也是x86指令，同時電腦中為提高浮點資料處理能力而增加的x87晶元系列數學協處理器則另外使用x8

7指令，以後就將x86指令集和x87指令集統稱為x86指令集。雖然隨著cpu技術的不斷發展，intel陸續研製出更新型的i80386、i80486直到今天的pentium

ⅲ系列，但為了保證電腦能繼續執行以往開發的各類應用程式以保護和繼承豐富的軟體資源，intel公司所生產的所有cpu仍然繼續使用x86指令集。

另外除intel公司之外，amd和cyrix等廠家也相繼生產出能使用x86指令集的cpu，由於這些cpu能執行所有的為intel

cpu所開發的各種軟體，所以電腦業內人士就將這些cpu列為intel的cpu相容產品。由於intelx8

6系列及其相容cpu都使用x86指令集，就形成了今天龐大的x86系列及相容cpu陣容。

（二）cpu主要技術引數

cpu品質的高低直接決定了乙個計算機系統的檔次，而cpu的主要技術特性可以反映出cpu的大致效能。

1、位、位元組和字長

cpu可以同時處理的二進位制資料的位數是其最重要的乙個品質標誌。人們通常所說的16位機、32位機就是指該微機中的c

pu可以同時處理16位、32位的二進位制資料。早期有代表性的ibmpc/xt、ibmpc/at與

286機是16位機,386機和486機是32位機,586機則是64位的高檔微機。

cpu按照其處理資訊的字長可以分為：八位微處理器、十六位微處理器、三十二位微處理器以及六十四位微處理器等。

位：在數位電路和電腦技術中採用二進位制，**只有「0」和「1」，其中無論是「0」或是「1」在cpu中都是一「位」。

位元組和字長：電腦技術中對cpu在單位時間內(同一時間)能一次處理的二進位制數的位數叫字長。所以能處理字長為8位資料的cpu通常就叫8位的cpu。

同理32位的cpu就能在單位時間內處理字長為32位的二進位制資料。由於常用的英文本元用8位二進位制就可以表示，所以通常就將8位稱為乙個位元組。位元組的長度是不固定的，對於不同的cpu、字長的長度也不一樣。

8位的cpu一次只能處理乙個宇節，而32位的cpu一次就能處理4個宇節，同理字長為64位的

cpu一次可以處理8個位元組。

2、cpu外頻

cpu外頻也就是常見特性表中所列的cpu匯流排頻率，是由主機板為cpu提供的基準時鐘頻率，而cpu的工作主頻則按倍頻係數乘以外頻而來。在pentium時代，

cpu的外頻一般是60／66mhz，從pentiumii

350開始，cpu外頻提高到1o0mhz。由於正常情況下cpu匯流排頻率和記憶體匯流排頻率相同，所以當cpu外頻提高後，與記憶體之間的交換速度也相應得到了提高，對提高電腦整體執行速度影響較大。