Question

CPU是作什么的，处理完之后数据又到了哪里？

Answer 1

分类: 电脑/网络 >> 硬件
解析:

CPU是PC机的大脑,计算机系统处理数据的能力主要取决于CPU.它主要执行三种基本的操作:

一.读出数据:一般从内存读取数据.

二.处理数据:通过数学运算单元和逻辑运算单元对数据进行处理.

三.写入数据:将数据写入内存.

CPU的工作就是处理存储在存储器上的信息,一般信息是按字节存储的,也就是以8位二进制数或8bit为1个单元存储,这些信息可以是数据或指令.数据是二进制度表示的字符.数字或颜色等.而指令告诉CPU对数据执行哪些操作,比如完成加法.减法或移位运算.在最简单的情况下,CPU执行数据操作公需要4个元素:

指令:如MMX,SSE,SSE2,3D!NOW......

指令指针:告诉CPU下面要执行的指令在内存中的存储位置.

寄存器:CPU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.

算术逻辑单元:在CPU中起计算器的信用执行指令中规定的算术运算和其他各种运算.

指令读取器负责从内存或CPU的存储区域中读取指令,然后把这些指令传送给指令给指令译码器,指令译码器能够把指令翻译成CPU可以执行的形式,同时决定完成该指令需要哪些凡要的操作.控制单元的作用是管理和协调芯片里的各项操作.为了保证每个操作准时发生,CPU必须有一个时钟对各种操作进行同步控制.时钟实际上是一个石英材料做成的振荡器,它能不停地发出脉冲,决定CPU的协调,它所发出的脉冲具有很好的稳定性,因此整个计算机系统的同步操作都经它发出的脉冲为准.目前,脉冲频率一般达到了(10)12赫兹,这就是我们所熟悉的CPU的主频.主频越高,表明CPU的工作速度越快.

一条指令可以包含按明确顺序执行的许多操作.CPU的工作就是执行指令,它的工作过程是:

指令指针给指令读取器指示存放指令的内存地址,指令读取器从内存读取指令并送给指令译码器,而指令译码器分析并决定完成指令需要的步骤.如果有数据需要处理,ALU将按指令要救工作.

从系统的内存读取指令和数据的时候,CPU并没有对数据进行处理.为了充分利用这段时间,很多CPU内部开辟了一个存储空间,用以缓冲存储从内存中读取的数据.这样指令和数据可以暂时存放在CPU内部,减少了它们在CPU和内存间的传输次数.随着各种技术水平的进一步发展,CPU增加了缓存也不能满足应用的需求了.作为缓存思路的延伸,系统制造商在CPU的高速缓存和系统内存之间增加了昂贵的高速缓存,称为二级高速缓存.在此对应,集成在CPU核心内部的缓存又被称为一级缓存.

为了改善CPU的性能,制造厂商在CPU内添加了另一个算术逻辑单元.除了采用多ALU之外,有些厂商还在CPU中集成了浮点运算单元(FPU).浮点运算单元负责运算非常大和非常小的数据.当FPU进行这些数据的运算时,ALU同时可以做其他事情,这大大提高了CPU的性能.还有一些CPU通过流水线技术以几乎并行工作的方式来提高指令的执行速度.一旦一条指令从执行第一步的电路移交给执行第二步的电路之后,执行第一步的电路便可以执行下条指令的第一步,从而速度了处理速度.为了优化流水线技术,CPU开发商又提出了如下一些想法来提升CPU的性能:

一.分支预测:推测下一步程序最可能跳到哪个分支.

二.投机执行:先期执行预测的程序分支.

三.乱序执行:具有不按程序原来的顺序执行指令序列的能力.