CPU是什么？

　　一些网友询问国美小编“CPU是什么？”，所以国美小编总结了有关CPU的相关知识，现在和大家一起分享。

 

　　中国目前电脑普及率，确实越来越高，但距离发达国家依然有着很大的差距。今天编辑为很少接触电脑的朋友简单的介绍下cpu是什么。首先我们要知道的是cpu是很电脑有关的硬件，cpu全称Central Processing Unit 中文意思是中央处理器，每个单词的第一个字母提取出来就可以说是cpu了。

 

　　中央处理器(英文CentralProcessingUnit，CPU)是一台计算机的运算核心和控制核心。CPU、内部存储器和输入/输出设备是电子计算机三大核心部件。其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。CPU由运算器、控制器和寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态的总线构成。差不多所有的CPU的运作原理可分为四个阶段：提取(Fetch)、解码(Decode)、执行(Execute)和写回(Writeback)。 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，并执行指令。所谓的计算机的可编程性主要是指对CPU的编程。

　　CPU的分类

 

　　CPU品牌有两大阵营，分别是Intel(英特尔)和AMD,这两个行业老大几乎垄断了CPU市场，大家拆开电脑看看，无非也是Intel和AMD的品牌(当然不排除极极少山寨的CPU)。而Intel的CPU又分为Pentium(奔腾) 、Celeron(赛扬)和Core(酷睿)。其性能由高到低也就是Core>Pentium>Celeron。AMD 的CPU分为Semporn(闪龙)和Athlon(速龙)，性能当然是Athlon优于Semporn的了。

 

　　CPU功能

 

　　指令

 

　　这是指控制程序中指令的执行顺序。程序中的各指令之间是有严格顺序的，必须严格按程序规定的顺序执行，才能保证计算机系统工作的正确性。

 

　　操作

 

　　一条指令的功能往往是由计算机中的部件执行一序列的操作来实现的。CPU要根据指令的功能，产生相应的操作控制信号，发给相应的部件，从而控制这些部件按指令的要求进行动作。

 

　　时间

 

　　时间控制就是对各种操作实施时间上的定时。在一条指令的执行过程中，在什么时间做什么操作均应受到严格的控制。只有这样，计算机才能有条不紊地工作。

 

　　数据

 

　　即对数据进行算术运算和逻辑运算，或进行其他的信息处理。

 

　　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。

 

　　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(为数值或解码线路一系列数值)。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程序位置的数值。换言之，程序计数器记录了CPU在程序里的踪迹。)

 

　　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。

 

　　执行

 

　　在提取和解码阶段之后，紧接着进入执行阶段。该阶段中，连接到各种能够进行所需运算的CPU部件。

 

　　例如，要求一个加法运算，算术逻辑单元(ALU，Arithmetic Logic Unit)将会连接到一组输入和一组输出。输入提供了要相加的数值，而输出将含有总和的结果。ALU内含电路系统，易于输出端完成简单的普通运算和逻辑运算(比如加法和位元运算)。如果加法运算产生一个对该CPU处理而言过大的结果，在标志暂存器里可能会设置运算溢出(Arithmetic Overflow)标志。

 

　　写回

 

　　最终阶段，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。在其它案例中，运算结果可能写进速度较慢，但容量较大且较便宜的主记忆体中。某些类型的指令会操作程序计数器，而不直接产生结果。这些一般称作“跳转”(Jumps)，并在程式中带来循环行为、条件性执行(透过条件跳转)和函式。许多指令会改变标志暂存器的状态位元。这些标志可用来影响程式行为，缘由于它们时常显出各种运算结果。例如，以一个“比较”指令判断两个值大小，根据比较结果在标志暂存器上设置一个数值。这个标志可藉由随后跳转指令来决定程式动向。在执行指令并写回结果之后，程序计数器值会递增，反覆整个过程，下一个指令周期正常的提取下一个顺序指令。

 

　　CPU结构

 

　　CPU包括运算逻辑部件、寄存器部件和控制部件等。

 

　　运算逻辑部件

 

　　运算逻辑部件，可以执行定点或浮点算术运算操作、移位操作以及逻辑操作，也可执行地址运算和转换。

 

　　寄存器部件

 

　　寄存器部件，包括通用寄存器、专用寄存器和控制寄存器。

 

　　32位CPU的寄存器通用寄存器又可分定点数和浮点数两类，它们用来保存指令执行过程中临时存放的寄存器操作数和中间(或最终)的操作结果。

 

　　通用寄存器是中央处理器的重要组成部分，大多数指令都要访问到通用寄存器。通用寄存器的宽度决定计算机内部的数据通路宽度，其端口数目往往可影响内部操作的并行性。

 

　　专用寄存器是为了执行一些特殊操作所需用的寄存器。

 

　　控制部件

 

　　控制部件，主要是负责对指令译码，并且发出为完成每条指令所要执行的各个操作的控制信号。

 

　　其结构有两种：一种是以微存储为核心的微程序控制方式;一种是以逻辑硬布线结构为主的控制方式。

 

　　微存储中保持微码，每一个微码对应于一个最基本的微操作，又称微指令;各条指令是由不同序列的微码组成，这种微码序列构成微程序。中央处理器在对指令译码以后，即发出一定时序的控制信号，按给定序列的顺序以微周期为节拍执行由这些微码确定的若干个微操作，即可完成某条指令的执行。

 

　　简单指令是由(3～5)个微操作组成，复杂指令则要由几十个微操作甚至几百个微操作组成。

 

（答案编辑：小照）