第1个回答 2008-11-01
中央处理器(Central Processing Unit,CPU),是电子计算机的主要设备之一。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。所谓计算机的可编程性主要是指对CPU的编程。CPU、内部存储器和输入/输出设备是现代电脑的三大内核部件。由集成电路制造的CPU,20世纪70年代以前,本来是由多个独立单元构成,后来发展出微处理器CPU复杂的电路可以做成单一微小功能强大的单元。
“中央处理器”这个名称,笼统地说,是对一系列可以执行复杂的计算机程序的逻辑机器的描述。这个空泛的定义很容易地将在“CPU”这个名称被普遍使用,之前的早期计算机也包括在内。无论如何,至少从20世纪60年代早期开始(Weik 1961),这个名称及其缩写已开始在电子计算机产业中得到广泛应用。尽管与早期相比,“中央处理器”在物理形态、设计制造和具体任务的执行上有了戏剧性的发展,但是其基本的操作原理一直没有改变。
早期的中央处理器通常是为大型及特定应用的计算机而定制。但是,这种昂贵的为特定应用定制CPU的方法很大程度上已经让位于开发便宜、标准化、适用于一个或多个目的的处理器类。这个标准化趋势始于由单个晶体管组成的大型机和微机年代,随着集成电路的出现而加速。IC使得更为复杂的CPU可以在很小的空间中设计和制造(在微米的量级)。CPU的标准化和小型化都使得这一类数字设备(港译-电子组件)在现代生活中的出现频率远远超过有限应用专用的计算机。现代微处理器出现在包括从汽车到手机到儿童玩具在内的各种物品中。
[编辑] CPU运作原理
CPU的主要运作原理,不论其外观,都是执行储存于被称为程序里的一系列指令。在此讨论的是遵循普遍的冯•诺伊曼架构设计的装置。程序以一系列数字储存在计算机记忆体中。差不多所有的冯•诺伊曼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)。
第一阶段,提取,从程序记忆体中检索指令(为数值或一系列数值)。由程序计数器(PC)指定程序记忆体的位置,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,PC根据指令式长度增加记忆体单元[iwordlength]。指令的提取常常必须从相对较慢的记忆体查找,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高速缓存和管线化架构(见下)。
CPU根据从记忆体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[isa]。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),或是一个空间的寻址值:缓存器或记忆体地址,以寻址模式决定。在旧的设计中,CPU里的指令解码部分是无法改变的硬体装置。不过在众多抽象且复杂的CPU和ISA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。
在提取和解码阶段之后,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,算数逻辑单元(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,而且在输出将含有总和结果。ALU内含电路系统,以于输出端完成简单的普通运算和逻辑运算(比如加法和位运算)。如果加法运算产生一个对该CPU处理而言过大的结果,在标志缓存器里,运算溢出(arithmetic overflow)标志可能会被设置(参见以下的数值精度探讨)。
最终阶段,写回,以一定格式将执行阶段的结果简单的写回。运算结果极常被写进CPU内部的缓存器,以供随后指令快速访问。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。某些类型的指令会操作程序计数器,而不直接产生结果数据。这些一般称作“跳转”(jumps)并在程序中带来循环行为、条件性执行(透过条件跳转)和函数[jumps]。许多指令也会改变标志缓存器的状态位。这些标志可用来影响程序行为,缘由于它们时常显出各种运算结果。例如,以一个“比较”指令判断两个值的大小,根据比较结果在标志缓存器上设置一个数值。这个标志可借由随后的跳转指令来决定程序动向。
在执行指令并写回结果数据之后,程序计数器的值会递增,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。如果完成的是跳转指令,程序计数器将会修改成跳转到的指令地址,且程序继续正常执行。许多复杂的CPU可以一次提取多个指令、解码,并且同时执行。这个部分一般涉及“经典RISC管线”,那些实际上是在众多使用简单CPU的电子装置中快速普及(常称为微控制器(microcontrollers))[riscpipeline]。
第2个回答 2008-11-01
CPU是电脑的心脏,一台电脑所使用的CPU基本决定了这台电脑的性能和档次。
CPU(Central Pocessing Unit)
中央处理器,是计算机的头脑,90%以上的数据信息都是由它来完成的。它的工作速度快慢直接影响到整部电脑的运行速度。CPU集成上万个晶体管。
第3个回答 2008-11-01
CPU主要由控制器和运算器组成,所以它负责控制和运算
第4个回答 2008-11-01
计算各种信息,功能无比强大.