计算机速成课 第七集 中央处理器

1. CPU 概念

  • 「中央处理器」的简称
  • 作用:负责执行程序,例如:Office 软件,Safari 浏览器等等
  • 应用举例:让 ALU 进行数学运算、和内存通信,然后读/写值

2. 构成

  • 指令地址寄存器:一个寄存器,存当前指令的内存地址,追踪程序运行到哪里了
  • 指令寄存器:存当前指令

3. 阶段

  • 第一个阶段:取指令阶段,负责拿到指令
  • 第二个阶段:解码阶段
    • 指令由「控制单元」进行解码
    • 控制单元
      • 组成:由逻辑门组成
      • 作用:「指挥」CPU 的所有组件,负责选择正确的寄存器作为输入,并配置 ALU 执行正确的操作,用一个自己的寄存器暂时保存结果,关闭 ALU,然后把值写入正确的寄存器
      • 指令地址寄存器
  • 第三个阶段:执行阶段
    • 结束标志:「指令地址寄存器」+ 1
    • LOAD_A 是 CPU 可执行的指令之一

4. 时钟

  • 加上时钟后,CPU 才是完整的
  • 负责管理 CPU 的节奏,以精确的间隔,触发电信号,控制单元用这个信号,推进CPU的内部操作,确保一切按步骤执行
  • 注意:节奏不能太快,即使是电,也需要一定时间来传输,
  • CPU 「取指令 -> 解码 -> 执行」的速度叫时钟速度,单位是赫兹(用来表示频率的单位),1 赫兹代表 1 秒 1 个周期

5. 第一个单芯片CPU

  • 英特尔4004,1971 年发布,4 位的 CPU
  • 时钟速度达到 740 千赫兹,每秒 74 万次
  • 1 兆赫兹是 1 秒 1 百万个时钟周期
  • 超频:修改时钟速度,加快 CPU 的速度。超频太多会让 CPU 过热,或产生乱码,因为信号跟不上时钟
  • 降频
    • 降低 CPU 的速度,可以省很多电。省电对用电池的设备来说很重要,例如笔记本和手机
    • 有时没必要让处理器全速运行,例如:用户走开了,或者在跑一个性能要求较低的程序
    • 为了尽可能省电,很多现代处理器可以按需求,加快或减慢时钟速度,这叫「动态调整频率」

6. RAM

  • Random Access Memory, 随机存取存储器
  • 在 CPU 外面的独立组件
  • 和 CPU 通过用「地址线」「数据线」和「允许读/写线」进行通信
原文地址:https://www.cnblogs.com/zxxsteven/p/15643390.html