什么是处理器?处理器逻辑单元有哪些?
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处理器是手机、电脑以及一些其它电子设备的核心处理部件,为增进大家对处理器的认识,本文将对处理器以及处理器的逻辑单元予以介绍。如果你对处理器,或者是对本文内容具有兴趣,不妨和小编一起来继续认真往下阅读哦。
一、什么是处理器
处理器(Processor)是计算机最重要的核心部件之一,它的基本作用就是控制、监控、指挥其它各部分,决定计算机系统的速度、效能和带宽大小,总是一台计算机系统中最重要的硬件部件。芯片和处理器是计算机系统内能让计算机系统和其他硬件沟通,其中CPU掌控着系统在操作,执行程序中所有功能,要完成工作很必须依靠其负责运行程序。
处理器具有执行指令、操作数据、分析和处理数据、控制整个系统的能力,大多由一个主块和若干的子块组成,它们都有自己的功能,主块负责控制。处理器由一组芯片或集成电路,它们在引脚上有规定的信号,有的信号连接到芯片的内部指令缓冲器,有的信号连接到不同类型的寄存器,有的信号连接到主机内部的总线系统。处理器内部有该控制芯片与不同周边芯片连接的内部总线,便于连接到内存和外部设备,而外部设备则需要由处理器来控制,处理器就成为计算机最核心的部件。
处理器一般包含很多组件,如指令控制单元(Instruction Control Unit),指令缓存,指令寻址,指令运算,管线操作等;字长(word length),指令格式等;运行控制,故障处理,定时器,接口等。这些组件构成了处理器的整体,能很好地实现其功能,处理器根据不同程序之间的差异,运行起不同的处理指令,完成特定功能,对计算机系统的运行速度也有很大的作用,尤其是对大型复杂的系统中的硬件的速度的管理及复杂的逻辑,处理器的速度就发挥着极重要的作用。
二、处理器逻辑单元
从实现的功能方面看,CPU大致可分为如下八个逻辑单元:
(1)指令寄存器 :它是芯片上的指令仓库,有了它CPU就不必停下来查找计算机内存中的指令,从而大幅提高了CPU的运算速度。
(2)指令译码器 :它负责将复杂的机器语言指令解译成运算逻辑单元(ALU)和寄存器能够理解的简单格式,就像一位外交官。
(3)控制单元 :既然指令可以存入CPU,而且有相应指令来完成运算前的准备工作,背后自然有一个扮演推动作用的角色——它便是负责整个处理过程的操作控制器。根据来自译码单元的指令,它会生成控制信号,告诉运算逻辑单元(ALU)和寄存器如何运算、对什么进行运算以及对结果进行怎样的处理。
(4)寄存器 :它对于CPU来说非常的重要,除了存放程序的部分指令,它还负责存储指针跳转信息以及循环操作命令,是运算逻辑单元(ALU)为完成控制单元请求的任务所使用的数据的小型存储区域,其数据来源可以是高速缓存、内存、控制单元中的任何一个。
(5)逻辑运算单元(ALU) :它是CPU芯片的智能部件,能够执行加、减、乘、除等各种命令。此外,它还知道如何读取逻辑命令,如或、与、非。来自控制单元的讯息将告诉运算逻辑单元应该做些什么,然后运算单元会从寄存器中间断或连续提取数据,完成最终的任务。
(6)预取单元 :PU效能发挥对其依赖非常明显,预取命中率的高低直接关系到CPU核心利用率的高低,进而带来指令执行速度上的不同。根据命令或要执行任务所提出的要求,何时时候,预取单元都有可能从指令高速缓存或计算机内存中获取数据和指令。当指令到达时,预取单元最重要的任务就是确保所有指令均排列正确,然后发送给译码单元。
(7)总线单元 :它就像一条高速公路,快速完成各个单元间的数据交换,也是数据从内存流进和流出CPU的地方。
(8)数据高速缓存 :存储来自译码单元专门标记的数据,以备逻辑运算单元使用,同时还准备了分配到计算机不同部分的最终结果。
通过以上介绍可以看出CPU虽小,方寸之地却能容纳大世界,内部更像一个发达的装配工厂,环环相扣,层层相套。正因为有了相互间的协作配合,才使得指令最终得以执行,才构成了图文并茂、影像结合的神奇数字世界。
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