Question

CPU工作原理和电路图

本人CPU知道电路图这是商业机密，具有超大规模集成电路的图纸数量、容量很惊人的。个人即使看懂了也无能为力。那麽设计CPU的人就能过目不忘？而且那麽大规模的集成能弄成那麽小，厉害，应该有个电路原理吧，想知道下，本人都拆了1个CPU了。汗

Answer 1

CPU电路图这是商业机密，不会泄露的，如果能拿到中国早就自己制作上百万亿次的计算机了。

CPU是Central Processing Unit的缩写，是中央处理器的意思。我们经常听人谈到的486,Pentium就是CPU 。CPU是一个电子元件，其规格就标注在元件上或元件的包装盒上，如i80486DX2-66这行编号就代表了这颗处理器是Intel公司制造的486等级的CPU，它的最高工作频率是66Mhz；又如K6-200的CPU，代表了这颗是AMD公司制造的586MMX级的CPU，它的最高工作频率是200Mhz。
CPU的工作原理其实很简单,它的内部元件主要包括：控制单元，逻辑单元，存储单元三大部分。指令由控制单元分配到逻辑运算单元，经过加工处理后，再送到存储单元里等待应用程序的使用。

为了增加CPU的执行效能各厂商发展出很多技术。例如：

1、多个运算单元同时进行运算。
2、管线功能：让指令或资料同时多笔准备好。
3、预先存取功能：当程序或资料还没有执行到时，便预先取得并存于CPU内。
4、预测功能：预测程序会执行的路径预先把资料先取回来。
5、多媒体功能：把一些以往由专业多媒体芯片的功能加入CPU。 例如 Intel 的 MMX。

以下是常见的CPU厂家：

1、Intel
2、AMD
3、Cyrix（已被VIA收购）
4、IDT（已被VIA收购）

评判CPU的性能好坏的几个主要参数包括超频、内存总线速度、扩展总线速度、工作电压、地址总线宽度、数据总线宽度、内置协处理器、超标量、L1高速缓存、采用回写。超频：CPU的频率包括主频、外频、倍频。外频即系统总线的工作频率，主频即CPU内部的工作频率：外频=主频×倍频。现在一般的标准外频包括66Mhz 133Mhz 100Mhz。标准的倍频包括：2、2.5、3、3.5、4、4.5、5等。

“超频”乃是当前众多DIYer们的口头禅，但同时又令许多对电脑了解不多的人感到困惑。下面我就简单为大家介绍一下“超频”。

“超频”就是强制CPU在高于标称频率的频率下工作，通过提高计算机主频来提高计算机的性能。但现在DIYer们已把超频扩到了更大的领域，除了CPU，AGP卡、PCI介面卡、DRAM甚至于硬盘等都因为CPU外频提升而工作在规格以上的频率，从广义上讲这都叫做超频。

下面我就先从CPU的超频谈起。提高CPU的工作频率有两种方法：提高倍频系数和提高外部总线频率。

外部总线频率就是我们常说的66MHz、75MHz、83MHz、100MHz，甚至更高。倍频系数就是CPU的工作频率和CPU内部频率的比值，比如3倍频、3. 5倍频等。如赛扬300A的工作频率是300Mhz，其内部频率是66Mhz，倍频数为4.5。那么是否每一个CPU都能超频，超频又需要什么条件呢？一般来说Intel公司生产的CPU的超频性能最好，一般都可以稳定地向上超两个等级；而其他几家的产品超频性则弱的多，有些甚至根本不能超。因为超频会使CPU和电脑的其它部件在超额状态下工作，所以选用质量好的部件是超频成功的关键。

为了超频，一般来说名牌主板是你最好的选择，如升技的BH6、BX2，技嘉的GBBX2000，华硕的P2B等，他们不仅做工精良，且支持多种外频。名牌主板虽然性能优异，但价格昂贵，如果囊中羞涩，则可选择较便宜的主板，如华基、麒麟等，它们也有不错的超频能力。此外，在选择主板时，最好选择具有软跳线功能的主板。使用软跳线的主板在改变CPU工作频率时就不用在复杂的主板电路上寻觅那些不起眼的跳线了。

超频的另一瓶颈就是内存，早期的72线EDO内存超频能力一般，最多能上到75Mhz外频，能跑83Mhz外频的少之又少。现在的168线SDRAM内存又分为PC100和非PC100两种。一般来说PC100的要比非PC100的贵几十元。不过为了机器能够稳定地运行在100MHz或更高频率上，PC100内存是必不可少的。PC100内存又有不同的规格，它们的速度不一样。从理论上说，CPU要想稳定地运行在100MHz外频下，内存速度必须是-10以上的。（所谓-10就是指内存的工作周期为10ns，以下同理。）因为1秒除以100M等于10纳秒。同理，你若想使用125MHz外频，则内存速度必须是-8以上的。现在市面上的内存有不少标称自己是-7的，但实际上只有三星的KMXXXSXXXXBT－G7等几个名牌型号才是真正的7ns的，其它的则都是奸商们通过打磨，使10ns的 SDRAM产品披上了7ns的外衣。

硬盘也是超频路上的一道坎。总的来说，各种硬盘的较新型号都有较强的超频能力，而早期产品则超频性能不佳。在各种硬盘中，笔者向大家推荐昆腾系列硬盘，一直以来昆腾就以较强的超频能力著称于世。尤其是其火球七代和火球八代超频性能更是出众。

超频成功与否还与其他设备密切相关。在一台计算机中还有各种各样的板卡。它们采用不同的总线接口，如现在流行的AGP显卡。AGP接口的标准频率是66.6MHz，它的工作频率与CPU的外部总线频率之比是1：1或1.5：1。当CPU工作在133MHz外频时，它的工作频率将会高达88.6MHz，这对AGP显卡来说无疑是一种考验。当使用 PCI卡时，如工作频率达到100MHz，则会使用3分频，既100除以3，等于33.3MHz。所以在133MHz下，PCI卡的工作频率将是44.3MHz，高于标准的33.3MHz达30%，如此苛刻的条件并不是每一种PCI卡都能承受的。

如果你的电脑配件都能达到上述条件，那么恭喜你，你已经达到了超频的基本条件。但这并不意味着你的超频一定成功。使电脑各部件超负荷运转，必然会产生大量的热。而热则是各种电子部件的大敌，当温度达到80摄氏度，就会发生电子转移现象，从而损坏设备。用手摸摸你的CPU吧，如果它的表面温度已达到了50至60摄氏度，则它的内部温度已经到了80摄氏度，这已经是危险温度了。所以好的降温设备是超频者必不可少的。

Answer 2

CPU的工作原理就是：

1、取指令：CPU的控制器从内存读取一条指令并放入指令寄存器。指令的格式一般是这个样子滴：操作码就是汇编语言里的mov，add，jmp等符号码；操作数地址说明该指令需要的操作数所在的地方，是在内存里还是在CPU的内部寄存器里。

2、指令译码（解码）：指令寄存器中的指令经过译码，决定该指令应进行何种操作（就是指令里的操作码）、操作数在哪里（操作数的地址）。

3、执行指令（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。

4、修改指令计数器，决定下一条指令的地址。

扩展资料：

CPU从内存中接收数据和指令，并处理这些指令，将处理结果再送回内存中结果可以显示和储存起来，周而复始，一直这样执行下去，天荒地老，海枯枝烂，直到停电。CPU内部的工作过程为：控制器－运算器－累加器－储存器－寄存器－累加器。

CPU的工作原理就像一个工厂对产品的加工过程:进入工厂的原料(程序指令)，经过物资分配部门(控制单元)的调度分配，被送往生产线(逻辑运算单元)，生产出成品(处理后的数据)后，再存储在仓库(存储单元)中，最后等着拿到市场上去卖(交由应用程序使用)。

参考资料来源：百度百科--CPU

Answer 3

呵呵兄弟你拆它干嘛啊？CPU不是一个人就能设计出来的，特别是性能高的肯定需要一个有技术有经验、并且有资金的团队一起协作。设计的人也不需要过目不忘，现在集成电路的设计都是电子自动化设计，原理图是有的，但原理图设计早已经被抛弃，否则这么大规模的设计能把人累死。现在EDA设计工具层出不穷，功能也日趋强大，工程师需要做的是在设计软件的帮助下，从系统功能出发，从顶向下一层一层的进行模块的设计，最后综合出来得到原理图。好的CPU还包括版图上的严密安排等等，之所以能把那么大规模的电路集成到一小片芯片上，主要得益于MOS半导体工艺的发展。现在集成电路生产的情况是设计发展的速度低于工艺发展的速度。
CPU的设计并不容易，既需要技术人才又需要强大的资金后盾，我们国家现在在超大规模集成电路设计方面大多也只能是进行所谓的“逆向设计”了。
以上纯属个人不成熟观点。

Answer 4

建议你还是先从riscCPU看起吧。。。

我原来写过一篇关于这个的文章，给你个图吧，就是基本架构，注意是risc的，不是cisc，那个可比这复杂多了

Answer 5

楼主真厉害，能拆cpu了，这个工作说专业点应该叫芯片的方向设计。不过要想真的通过这种方式把cpu里面的电路提取还原出来基本上是不可能的。我曾经在一家芯片反向设计公司工作过一段时间，要提取一个芯片的电路图，难度是很大的，尤其是对于数字电路而言，几百万门，还可以，要是上千万，上亿。。。。那工作量就太大了，基本无望去提取，提取的流程一般式把芯片开盖，然后染色，通过电子显微镜或扫描隧道显微镜拍照，获得对比度不同的照片，根据照片把里面的走线还原出来，（这个工作量相当大，一万门就够10来个人工作半个月了），然后通过走线，管子判断出基本单元，无非就是与或非们，模电上的放大器等等。最后进行电路网表的综合分析。公司曾经解剖过p4芯片的一部分，模拟部分。现在的cpu都有好几亿的晶体管。。。而且是十几层的电路，根本没有办法去作反向了。。