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中央处理器
中央处理器(Central Processing Unit,CPU),是电子计算机的主要设备之一。其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。所谓的计算机的可编程性主要是指对CPU的编
研究性学习成果展示
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中央处理器
中央处理器(Central Processing Unit,CPU),是电子计算机的主要设备之一。其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。所谓的计算机的可编程性主要是指对CPU的编程。
CPU是计算机中的核心配件,只有火柴盒那么大,几十张纸那么厚,但它却是一台计算机的运算核心和控制核心。计算机中所有操作都由CPU负责读取指令,对指令译码并执行指令的核心部件。
CPU、内部存储器和输入/输出设备是电子计算机的三大核心部件。
CPU的主要运作原理,不论其外观,都是执行储存于被称为程式里的一系列指令。在此讨论的是遵循普遍的架构设计的装置。程式以一系列数字储存在电脑记忆体中。差不多所有的CPU的运作原理可分为四个阶段:提取(Fetch)、解码(Decode)、执行(Execute)和写回(Writeback)。提取指令之后,程式计数器根据指令式长度增加记忆体单元。指令的提取常常必须从相对较慢的记忆体寻找,导致CPU等候指令的送入。这个问题主要被论及在现代处理器的快取和管线化架构(见下)。
CPU根据从记忆体提取到的指令来决定其执行行为。在解码阶段,指令被拆解为有意义的片断。根据CPU的指令集架构(ISA)定义将数值解译为指令。
一部分的指令数值为运算码(Opcode),其指示要进行哪些运算。其它的数值通常供给指令必要的资讯,诸如一个加法(Addition)运算的运算目标。这样的运算目标也许提供一个常数值(即立即值),或是一个空间的定址值:暂存器或记忆体位址,以定址模式决定。
在旧的设计中,CPU里的指令解码部分是无法改变的硬体装置。不过在众多抽象且复杂的CPU和指令集架构中,一个微程式时常用来帮助转换指令为各种形态的讯号。这些微程式在已成品的CPU中往往可以重写,方便变更解码指令。
在提取和解码阶段之后,接着进入执行阶段。该阶段中,连接到各种能够进行所需运算的CPU部件。
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