中央处理器cpu/中的什么是整个计算机的指挥中心/主要由什么组成
Time:2023-05-15 13:19:04
关于中央处理器cpu的问题，我们总结了以下几点，给你解答：
中央处理器cpu
2.1 CPU概述
2.1.1 CPU的功能：
1.处理指令;2.执行操作;3.控制时间;4.处理数据。CPU的内部结构可分为控制单元，逻辑单元和存储单元三大部分。CPU的工作原理就象一个工厂对产品的加工过程：进入工厂的原料（指令），经过物资分配部门（控制单元）的调度分配，被送往生产线（逻辑运算单元）。
2.1.2 CPU的基本结构：
一般CPU的内部结构可分为：运算器、控制器、寄存器（包括内部总线和缓冲器）三大部分。
运算器：执行定点或浮点算术运算操作、移位操作以及逻辑操作，也可执行地址运算和转换。
控制器：主要是负责对指令译码，并且发出为完成每条指令所要执行的各个操作的控制信号。
其结构有两种：一种是以微存储为核心的微程序控制方式；一种是以逻辑硬布线结构为主的控制方式。
寄存器（包括内部总线和缓冲器）：通用寄存器又可分定点数和浮点数两类，它们用来保存指令执行过程中临时存放的寄存器操作数和中间（或最终）的操作结果。
2.2 CPU执行
指令执行过程：CPU周期或数据流程
2.2.1 CPU周期：
亦称机器周期CPU从主存中每取出并执行一条指令所需的全部时间。分：取指周期；间址周期；执行周期；中断周期。
2.2.2 数据流程：数据流是根据指令要求依次访问的数据序列。然后用到取指周期、间址周期、执行周期、中断周期。
取指周期：从主存中取出指令代码并交到IR中；
间址周期：取操作数的有效地址；
中断周期：处理中断请求。
2.2.3 指令执行方案：
单指令周期(固定所有指令执行时间)、多指令周期(不固定所有指令执行时间)、流水线方案
2.3 数据通路
2.3.1 数据通路的功能：
数据在功能部件之间传送的路径，从而实现CPU内部各种器件的数据交换。
2.3.2 数据通路的基本结构：
1. 单总线方式：所有寄存器的输入输出端都连接到一条公共通路上，这种结构简单，但是数据的传输存在较多的冲突现象，因此性能相对较低。
2. 多总线方式：所有寄存器的输入输出端都连接到多条公共通路上，同时可以在一个时钟内传输多个数据，以提高效率。
3. 专用数据通路方式：根据指令执行过程中的数据和地址的流动方向安排连接线路，避免使用共享总线，性能较高，但硬件量大。
2.4 指令流水
2.4.1 CPU指令流水概念：
指令从取值到真正执行的过程划分成多个小步骤，cpu真正开始执行指令序列时，一步压一步的执行，减少其等待时间。流水线级数越多，工作效率越高。
2.4.2 影响指令流水线性能的因素：
1.数据相关2.数据相关3. 控制相关
2.4.3 流水性能标准：
1. 吞吐率：单位时间内流水线所完成指令的数量，公式：流水各线段处于工作时间的时空区除流水线中各段总的时空区
2. 加速比：没有采用流水线耗时与采用流水线之比
3. 使用率：工作时空区与总时空区之比
2.4.4 超标量流水线概念：
每个时钟周期内可并发多条独立指令，即以并行操作方式将两条或多条指令编译并执行，为此需配置多个功能部件。分为：超标量技术，超流水线技术
注*：
操作元件：常用的操作元件有多路选择器mux，加法器，ALU，译码器等等，有些操作元件不需要控制信号控制。
状态元件：状态元件具有存储功能，输入状态在时钟控制下被写到电路，并保持电路输出值不变，直到下一个时钟到达，输入端状态由时钟决定何时被写入，输出端状态随时可以读出。
超标量技术：配置多个配件，每个时钟周期并行多条指令
超流水线技术：编译技术使得每个时钟周期里再并发多条指令功能段 作者：先生染 https://www.bilibili.com/read/cv11693197 出处：bilibili
中央处理器cpu主要由什么组成
中央处理器cpu中的什么是整个计算机的指挥中心
中央处理器属球源中的控制器是整个计算机的指挥中心。
控制器指挥计算机的各个部件按照指令的功能要求协调工作的部件，是计算机的神经中枢和指挥中心，由指令寄存器IR（InstructionRegister）、程序计数器PC（ProgramCounter）和操作控制器0C（OperationController）三个部件组成，对协调整个电脑有序工作极为重要。
运算器是指计算机中进行各种算术和排逻辑运算操作的部件，其中算术逻辑单元是中央处理核心的部分。
（1）算术逻辑单元（ALU）。算术逻辑单元是指鱼省雨轮得固军跟哥那能实现多组算术运算与逻辑运算的组合逻没段磨辑电里路，其是中央处理中的重要组成部分。算术逻辑单元的运算主要是进行二位元算术运算，如加法、减法、乘法。
茶露厂视在运算过程中，算术逻辑单元主要是以计算机指令集中执行算术与逻辑操作，通常来说，ALU能够发挥直接读入读出的能完热乙载最作用，具体体现在处理器控制器、内存及输入输出设备等方面，输入输出是建立在总线的基础上实施。输入指令包含一个指令字，其中包农括操作码、格式码等。
（2）中间寄存器（燃谨IR）。其长度为128位，其通过操作数来决定实际长度。IR在“向激进栈并取数”指令中发挥重要作用，在执行该指令过程中，将ACC的内容发送于IR，之后将操作数取到ACC，后将IR内容进栈。
（3）运算累加器（ACC）。当前的寄存器一般都是单累加器处江条为移讨作克一结，其长度为128位。盟客谁查对于ACC来说，可以将它看成可变长的累加器。在叙述指令过程中，ACC长度的表示一般都是将ACS的值作为依据，而ACS长度与ACC长度有着直接联系，ACS长度的加倍或减半也可以看作ACC长度加倍或减半。
（4）描述字寄存器（DR）。其主要应用于存放与修改销短亲击觉衡描述字中。DR的长度为64位，为了简化数据结构处理，使用描述字发枯斗挥重要作用。