处理器结构是什么

小白QA2020-04-16 14:08:17阅读(...)

处理器一般指中央处理器,中央处理器(CPU)是一块超大规模的集成电路,是一台计算机的运算核心(Core)和控制核心( Control Unit)。它的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。

处理器一般指中央处理器,中央处理器(CPU,Central Processing Unit)是一块超大规模的集成电路,是一台计算机的运算核心(Core)和控制核心( Control Unit)。它的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。

处理器结构是什么

基本概念

处理器一般指中央处理器,中央处理器(CPU,Central Processing Unit)是一块超大规模的集成电路,是一台计算机的运算核心(Core)和控制核心( Control Unit)。它的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。

大多数现代电路设计都是用信号线上的高电压和低电压来表示不同的位值。

要实现一个数字系统需要三个主要的组成部分:

(1)计算对位进行操作的函数的组合逻辑(ALU);

(2)存储位的存储器元素(寄存器);

(3)控制存储器元素更新的时钟信号。

结构

CPU 的根本任务就是执行指令,对计算机来说最终都是一串由“0”和“1”组成的序列。CPU 从逻辑上可以划分成 3 个模块,分别是控制单元、运算单元和存储单元,这三部分由 CPU 内部总线连接起来。如下所示:

控制单元

控制单元是整个 CPU 的指挥控制中心,由指令寄存器 IR(Instruction Register)、指令译码器 ID(Instruction Decoder)和操作控制器 OC(Operation Controller)等,对协调整个电脑有序工作极为重要。它根据用户预先编好的程序,依次从存储器中取出各条指令,放在指令寄存器 IR 中,通过指令译码(分析)确定应该进行什么操作,然后通过操作控制器 OC,按确定的时序,向相应的部件发出微操作控制信号。操作控制器 OC 中主要包括节拍脉冲发生器、控制矩阵、时钟脉冲发生器、复位电路和启停电路等控制逻辑。

运算单元

是运算器的核心。可以执行算术运算(包括加减乘数等基本运算及其附加运算)和逻辑运算(包括移位、逻辑测试或两个值比较)。相对控制单元而言,运算器接受控制单元的命令而进行动作,即运算单元所进行的全部操作都是由控制单元发出的控制信号来指挥的,所以它是执行部件。

存储单元

包括 CPU 片内缓存和寄存器组,是 CPU 中暂时存放数据的地方,里面保存着那些等待处理的数据,或已经处理过的数据,CPU 访问寄存器所用的时间要比访问内存的时间短。采用寄存器,可以减少 CPU 访问内存的次数,从而提高了 CPU 的工作速度。但因为受到芯片面积和集成度所限,寄存器组的容量不可能很大。寄存器组可分为专用寄存器和通用寄存器。专用寄存器的作用是固定的,分别寄存相应的数据。而通用寄存器用途广泛并可由程序员规定其用途,通用寄存器的数目因微处理器而异。这个是我们以后要介绍这个重点,这里先提一下。

工作原理

我们将上图细化一下,可以得出 CPU 的工作原理概括如下:

总的来说,CPU 从内存中一条一条地取出指令和相应的数据,按指令操作码的规定,对数据进行运算处理,直到程序执行完毕为止。

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