计算机硬件——中央处理单元(CPU)

计算机组成结构(Computer Architecture)源于冯·诺伊曼计算机结构 ,该结构成为现代计算机系统发展的基础。将计算机硬件划分为5个部分:处理器、存储器、总线、接口外部设备

1. 处理器(Central Proccessing Unit,CPU)

1.1 CPU的功能

  • 程序控制
    CPU通过执行指令来控制程序的执行顺序,这是CPU的重要功能。
  • 操作控制
    一条指令功能的实现需要若干操作信号配合来完成,CPU产生每条指令的操作信号并将操作信号送往对应的部件,控制相应的部件按指令的功能要求进行操作。
  • 时间控制
    CPU对各种操作进行时间上的控制,即指令执行过程中操作信号的出现时间、持续时间及出现的时间顺序都需要进行严格控制。
  • 数据处理
    CPU通过对数据进行算术运算及逻辑运算等方式进行加工处理,数据加工处理的结果被人们所利用。所以,对数据的加工处理也是CPU最根本的任务。

此外,CPU还需要对系统内部和外部的中断或异常做出响应,进行相应的处理。

1.2 CPU的组成

  • 运算器
    执行所有的算术运算,比如加减乘除等;执行所有的逻辑运算并进行逻辑测试,如与或非比较等。概括:数据加工、算数运算、逻辑运算。
单元 缩写 功能
算术逻辑单元 ALU 实现对数据的算术和逻辑运算
累加寄存器 (考点) AC 运算结果或源操作数的存放区
数据缓冲寄存器 DR 暂时存放内存的指令或数据
状态条件寄存器 PSW 保存指令运行结果的条件码内容,如溢出标志等
  • 控制器
    控制整个CPU的工作,最为重要。概括:保证指令执行、处理异常事件。
单元 缩写 功能
指令寄存器 IR 暂存CPU执行指令
程序计数器 (考点) PC 存放指令执行地址
地址寄存器 AR 保存当前CPU所访问的内存地址
指令译码器 ID 分析指令操作码
  • 寄存器组
    保存程序的中间结果。
  • 内总线
    用于各类芯片内部互连,传输地址和数据,也可称为片上总线(On-Chip Bus)或片内总线。

注意,程序员可以通过汇编语言对寄存器进行操作。

相关推荐
christine-rr2 小时前
CPU架构的演进:从冯·诺依曼到未来计算
架构·arm·cpu
切糕师学AI2 天前
现代CPU设计哲学——加载/存储(Load-Store)架构
硬件架构·cpu·处理器
伟大的大威4 天前
K8s基于节点软亲和的高 CPU Pod 扩容与优先调度方案
k8s·cpu
zwhSunday6 天前
计组(2)CPU与指令
cpu·计算机组成原理
mu_guang_7 天前
计算机算术8-浮点加法
算法·cpu·计算机体系结构
杰克逊的日记8 天前
gpu与cpu各厂商的优劣
运维·cpu·gpu
伊织code15 天前
PyTorch API 2
pytorch·api·cpu·cuda·微分·autograd
雪碧聊技术1 个月前
CPU(中央处理器)和GPU(图形处理器)的区别
人工智能·cpu·gpu·中央处理器·图形处理器
yzpyzp1 个月前
目前市面上arm64-v8a、armeabi-v7a设备的市占率有多少?为什么x86架构的手机越来越少?
android·gradle·cpu·ndk
yzpyzp1 个月前
Android studio自带的Android模拟器都是x86架构的吗,需要把arm架构的app翻译成x86指令?
android·android studio·cpu