cpu的结构原理

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1、CPI的结构原理1.CPU的结构CPU(CentralProcessingUnit)是中央处理器的简称，又称微处理器。图1是一个典型CPU的外形示图，它是目前流行的一种奔腾4处理器(Pentium4)。从结构上看它是一种封装独特的多引脚超大规模集成电路(478个引脚)。在计算机系统中，运算器和控制器都集成在该电路之中，凶而CPU是最重要的部件之一。图1CPU的外形CPU的功能方框图如图2所示。从图可见，它主耍是由总线接口、指令输入接I」，指令译码器，控制单元，指令输出和执行单元，运算单元和高速缓冲存储单元等部分构成的。C

2、PU通过数据总线，地址总线和控制总线与外围电路和连，电源供电、复位信号、吋钟为CPU提供必要的工作条件。计算机启动后，CPU根据程序进行数据处理和运算。CPI的结构原理1.CPU的结构CPU(CentralProcessingUnit)是中央处理器的简称，又称微处理器。图1是一个典型CPU的外形示图，它是目前流行的一种奔腾4处理器(Pentium4)。从结构上看它是一种封装独特的多引脚超大规模集成电路(478个引脚)。在计算机系统中，运算器和控制器都集成在该电路之中，凶而CPU是最重要的部件之一。图1CPU的外形CPU的

3、功能方框图如图2所示。从图可见，它主耍是由总线接口、指令输入接I」，指令译码器，控制单元，指令输出和执行单元，运算单元和高速缓冲存储单元等部分构成的。CPU通过数据总线，地址总线和控制总线与外围电路和连，电源供电、复位信号、吋钟为CPU提供必要的工作条件。计算机启动后，CPU根据程序进行数据处理和运算。CPUCPU能模仿人的思维具冇分析和判断能力，它能够对输入的指令进行识别，对输入的数据进行分析，对处理的结來进行判断，宥如人的大脑，因而我们也将CPU比作计算机的“大脑”。计算机是按照人们预先设定的程序进行工作的。需要软件

4、和硬件的配合才能完成工作，比如要用计算机绘图，需要在计算机屮装入绘图软件，这个软件的程序便被存入硬盘之中。于是用户便吋以通过操作鼠标和键盘输入作图的指令，人工指令经接II送给CPU，CPU经过对指令的译码识别，发出控制信号由硬盘中调出绘图程序，硬盘屮的程序先送入内存屮，然后再一步一步的读出程序并且按程序的耍求运行。与此同时，CPU将绘图的过程，即执行绘图每一步的过程和操作的结果作为敁示信息，经显卡送到显示器，显示出来，以供用户判别是否工作正常，有无错误，是否需要修改或重新制作。这个过程一直到绘图完成。最后将绘图的结果再存

5、入硬盘之中，或是打印出来。2.CPU的工作原理CPU是按照程序进行工作的，这是它与~般电路的不同之处。CPU的工作程序是存在存储器中。CPU工作吋，顺次从存储器中读出程序中的指令，并按指令的要求进行工作。cpu的内部设宥指令输入接I」，它接收來a存储器的指令，并进行暂存。然后再顺次将指令送入指令译码单元。指令都是由二进制数字编码的信号构成的，例如“00110101”，这些指令是什么意思，需要对操作对象做怎样的处理，就需要对指令进行解读，即译码，“译码”是指令译码单元的任务。CPU所能执行的指令宥几百种，例如可以进行加、减

6、、乘、除等运算指令，可以进行两个数的比较指令，从存储器屮读出的指令，以及往外围设备送出的指令等等。指令译码单元解读后，将指令内容送给执行单元，执行笮元便输岀所要求的动作，指令输出执行单元是CPU的中枢部分，其中包含冇移位寄存器，运算逻辑单元(ALU)等部分。移位寄存器是CPU屮的最高速存取存储器，是CPU进行运算时寄存运算对象的数据内容。不同的CPU其内部移位寄存器的数，是不同的，一般为8〜32个。对移位寄存器屮的数据进行处理的电路是算术运算单元，该单元能进行整数的四则运算或逻辑运算，以及数据比较等。但是执行单元中的算术

7、运算单元不能进行小数的运算，小数的运算是由专门的浮点小数运算单元来完成的。例如，要将存在100号和250号地址的2个数和加然后存入380号地址中，这样的运算，CPU要进行如下4步，其过程如图3所示。①将地址100号存储器中的数据读入移位寄存器A中②将地址250号存储器中的数据渎入移位寄存器B中③使移位寄存器A的值与B的值相加，然后再存入A屮。④将移位寄存器A的值存入存储器380号地址中。300400500600700内存ALU0100200300400500600700内存CPU图3移位寄存器的工作过程从上述的运算过程4

8、见，CPU所要执行的1条程序是如此简单，但要做•一项完整的工作，实际上需耍成千上万条这些简单的程序组合起来，由于CPU的工作速度非常快，处理很复杂的工作也很容易完成。CPU的工作速度是由时钊濒率决定的。CPU经过二十多年的发展，经历了8086、80286、80386、80486、Pentium(奔腾)、Pentium