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计算机组成原理: 中央处理器的基本功能有哪些?它们由CPU内部的

归档日期:07-05       文本归类:指令处理部件      文章编辑:爱尚语录

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  2013-08-26展开全部CPU内部结构大概可以分为控制单元、运算单元、存储单元和时钟等几个主要部分。

  运算器是计算机对数据进行加工处理的中心,它主要由算术逻辑部件(ALU:Arithmetic and Logic Unit)、寄存器组和状态寄存器组成。ALU主要完成对二进制信息的定点算术运算、逻辑运算和各种移位操作。通用寄存器组是用来保存参加运算的操作数和运算的中间结果。状态寄存器在不同的机器中有不同的规定,程序中,状态位通常作为转移指令的判断条件。

  控制器是计算机的控制中心,它决定了计算机运行过程的自动化。它不仅要保证程序的正确执行,而且要能够处理异常事件。控制器一般包括指令控制逻辑、时序控制逻辑、总线控制逻辑、中断控制逻辑等几个部分。

  指令控制逻辑要完成取指令、分析指令和执行指令的操作。时序控制逻辑要为每条指令按时间顺序提供应有的控制信号。一般时钟脉冲就是最基本的时序信号,是整个机器的时间基准,称为机器的主频。执行一条指令所需要的时间叫做一个指令周期,不同指令的周期有可能不同。一般为便于控制,根据指令的操作性质和控制性质不同,会把指令周期划分为几个不同的阶段,每个阶段就是一个CPU周期。早期CPU同内存在速度上的差异不大,所以CPU周期通常和存储器存取周期相同,后来,随着CPU的发展现在速度上已经比存储器快很多了,于是常常将CPU周期定义为存储器存取周期的几分之一。

  总线逻辑是为多个功能部件服务的信息通路的控制电路。就CPU而言一般分为内部总线和CPU对外联系的外部总线,外部总线有时候又叫做系统总线、前端总线(FSB)等。

  CPU是英语“Central Processing Unit/中央处理器”的缩写,CPU一般由逻辑运算单元、控制单元和存储单元组成。在逻辑运算和控制单元中包括一些寄存器,这些寄存器用于CPU在处理数据过程中数据的暂时保存, 其实我们在买CPU时,并不需要知道它的构造,只要知道它的性能就可以了。 CPU主要的性能指标有: 主频即CPU的时钟频率(CPU Clock Speed)。这是我们最关心的,我们所说的233、300等就是指它,一般说来,主频越高,CPU的速度就越快,整机的就越高。 时钟频率即CPU的外部时钟频率,由电脑主板提供,以前一般是66MHz,也有主板支持75各83MHz,目前Intel公司最新的芯片组BX以使用100MHz的时钟频率。另外VIA公司的MVP3、MVP4等一些非Intel的芯片组也开始支持100MHz的外频。精英公司的BX主板甚至可以支持133MHz的外频,这对于超频者来是首选的。 内部缓存(L1 Cache):封闭在CPU芯片内部的高速缓存,用于暂时存储CPU运算时的部分指令和数据,存取速度与CPU主频一致,L1缓存的容量单位一般为KB。L1缓存越大,CPU工作时与存取速度较慢的L2缓存和内存间交换数据的次数越少,相对电脑的运算速度可以提高。 外部缓存(L2 Cache):CPU外部的高速缓存,Pentium Pro处理器的L2和CPU运行在相同频率下的,但成本昂贵,所以Pentium II运行在相当于CPU频率一半下的,容量为512K。为降低成本Inter公司生产了一种不带L2的CPU命为赛扬,性能也不错,是超频的理想。 MMX技术是“多媒体扩展指令集”的缩写。MMX是Intel公司在1996年为增强Pentium CPU在音像、图形和通信应用方面而采取的新技术。为CPU增加57条MMX指令,除了指令集中增加MMX指令外,还将CPU芯片内的L1缓存由原来的16KB增加到32KB(16K指命+16K数据),因此MMX CPU比普通CPU在运行含有MMX指令的程序时,处理多媒体的能力上提高了60%左右。目前CPU基本都具备MMX技术,除P55C和Pentium ⅡCPU还有K6、K6 3D、MII等。 制造工艺:现在CPU的制造工艺是0.35微米,最新的PII可以达到0.28微米,在将来的CPU制造工艺可以达到0.18微米。 CPU的厂商el公司Intel是生产CPU的老大哥,它占有80%多的市场份额,Intel生产的CPU就成了事实上的x86CPU技术规范和标准。最新的PII成为CPU的首选。 2.AMD公司目前使用的CPU有好几家公司的产品,除了Intel公司外,最有力的挑战的就是AMD公司,最新的K6和K6-2具有很好性价比,尤其是K6-2采用了3DNOW技术,使其在3D上有很好的表现。 3.IBM和Cyrix 美国国家半导体公司IBM和Cyrix公司合并后,使其终于拥有了自己的芯片生产线,其成品将会日益完善和完备。现在的MII性能也不错,尤其是它的价格很低。 4.IDT公司 IDT是处理器厂商的后起之秀,但现在还不太成熟。

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