CPU的內部架構和工作原理 原文

2022-07-01 15:45:11 字數 1330 閱讀 7709

cpu從邏輯上可以劃分成3個模組,分別是、和,這三部分由cpu內部匯流排連線起來。如下所示:

控制單元:控制單元是整個cpu的指揮控制中心,由指令暫存器ir(instruction register)、指令解碼器id(instruction decoder)和操作控制器oc(operation controller)等,對協調整個電腦有序工作極為重要。它根據使用者預先編好的程式,依次從儲存器中取出各條指令,放在指令暫存器ir中,通過指令解碼(分析)確定應該進行什麼操作,然後通過操作控制器oc,按確定的時序,向相應的部件發出微操作控制訊號。操作控制器oc中主要包括節拍脈衝發生器、控制矩陣、時鐘脈衝發生器、復位電路和啟停電路等控制邏輯。

運算單元:是運算器的核心。可以執行算術運算(包括加減乘數等基本運算及其附加運算)和邏輯運算(包括移位、邏輯測試或兩個值比較)。相對控制單元而言,運算器接受控制單元的命令而進行動作,即運算單元所進行的全部操作都是由控制單元發出的控制訊號來指揮的,所以它是執行部件。

儲存單元:包括cpu片內快取和暫存器組,是cpu中暫時存放資料的地方,裡面儲存著那些等待處理的資料,或已經處理過的資料,cpu訪問暫存器所用的時間要比訪問記憶體的時間短。採用暫存器,可以減少cpu訪問記憶體的次數,從而提高了cpu的工作速度。但因為受到晶元面積和整合度所限,暫存器組的容量不可能很大。暫存器組可分為專用暫存器和通用暫存器。專用暫存器的作用是固定的,分別寄存相應的資料。而通用暫存器用途廣泛並可由程式設計師規定其用途,通用暫存器的數目因微處理器而異。這個是我們以後要介紹這個重點,這裡先提一下。

我們將上圖細化一下,可以得出cpu的工作原理概括如下:

ok,總結一下,cpu的執行原理就是控制單元在時序脈衝的作用下,將指令計數器裡所指向的指令位址(這個位址是在記憶體裡的)送到位址匯流排上去,然後cpu將這個位址裡的指令讀到指令暫存器進行解碼。對於執行指令過程中所需要用到的資料,會將資料位址也送到位址匯流排,然後cpu把資料讀到cpu的內部儲存單元(就是內部暫存器)暫存起來,最後命令運算單元對資料進行處理加工。周而復始,一直這樣執行下去,天荒地老,海枯枝爛,直到停電。

如果你對這段話還是覺得比較暈乎,那麼就看我們老師是怎麼講的:   1、取指令:cpu的控制器從記憶體讀取一條指令並放入指令暫存器。指令的格式一般是這個樣子滴:

操作碼就是組合語言裡的mov,add,jmp等符號碼;運算元位址說明該指令需要的運算元所在的地方,是在記憶體裡還是在cpu的內部暫存器裡。

3、 執行指令,分兩個階段「取運算元」和「進行運算」。

CPU的內部架構和工作原理

一直以來,總以為cpu內部真是如當年學習 計算機組成原理 時書上所介紹的那樣,是各種邏輯門器件的組合。當看到奈米技術時就想,真的可以把那些器件做的那麼小麼?直到看了intel cpu製作流程及amd晶元的製作流程的介紹不禁感慨,原來科技是如此的發達。本文我們以intel為例對cpu的工作原理做簡單介...

CPU的內部架構和工作原理

一直以來,總以為cpu內部真是如當年學習 計算機組成原理 時書上所介紹的那樣,是各種邏輯門器件的組合。當看到奈米技術時就想,真的可以把那些器件做的那麼小麼?直到看了intel cpu製作流程及amd晶元的製作流程的介紹不禁感慨,原來科技是如此的發達。本文我們以intel為例對cpu的工作原理做簡單介...

CPU的內部架構和工作原理(簡介)

一直以來,總以為cpu內部真是如當年學習 計算機組成原理 時書上所介紹的那樣,是各種邏輯門器件的組合。當看到奈米技術時就想,真的可以把那些器件做的那麼小麼?直到看了intel cpu製作流程及amd晶元的製作流程的介紹不禁感慨,原來科技是如此的發達。本文我們以intel為例對cpu的工作原理做簡單介...