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中央处理器是一块超大规模的集成电路,是一台计算机的运算核心和控制核心。其功能是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。中央处理器包括运算器和高速缓冲存储器及实现它们之间联系的数据、控制及状态的总线。
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一、CPU 的发展历程
INTEL 的 4004 是 4 位处理器,之后的 8008 是 8 位处理器,还有以后的 8080,8086,8085,80186,80286,80386,80486 这些都属于 X86 系列,在之后是 pentium 奔腾,celeron 赛扬,凌动系列,还有 Core 酷睿 I3/I5/I7/I9 的 64 位处理器。
还有 AMD 公司的 K5,K6,速龙系列,毒龙,闪龙,雷鸟等,此外还有中国的龙芯处理器。
二、CPU 构成
运算器
主要功能是算术运算和逻辑运算,算术运算主要有实数运算和整数运算,整数也称为定点数,实数也称为浮点数,即小数。小数通常是采用科学计数法表示,由符号,阶码和尾数三部分构成。
控制器
主要是负责指令传输,其中指令计数器是记录下一条将要执行的指令
寄存器
用于临时存放 CPU 将要读取的部分数据或运算器运算的中间结果,通常 CPU 中有上百个寄存器用于临时存放数据。
三、工作原理
冯. 诺依曼提出,CPU 的工作原理是‘存储程序控制原理’,CPU 在工作时首先需要调用存储器的相关数据,再根据数据进行协调,控制。
四、性能指标
字长
CPU 中定点运算器的宽度,即 CPU 一次性可以处理的二进制位数,如 32 位或 64 位
主频 MHZ
CPU 的工作频率,通常主频越高,CPU 处理效率越好
缓存 cache
在 CPU 中有多级缓存,L1 cache 一级缓存容量通常只有几十 KB,但速度几乎和 CPU 一样快,L2 cache 二级缓存通常是 2MB 以下,速度只有一级缓存的一半,L3 cache 缓存通常是 8MB 左右,速度只有二级缓存的一半
指令系统
CPU 可以执行的所有指令集合,指令是计算机中信息处理最小单位,由操作码和操作数组成。为完成某一任务而定义的指令序列称为程序。同一厂家生产的 CPU 指令系统向下兼容,不同厂家生产的 CPU 指令系统不完全兼容,但现在的计算机的指令系统几乎都一样。
除此以外 cpu 的性能还与制造工艺、核心电压、超频性能有关