微处理器或cpu的用途是什么?
目录:
- 什么是微处理器?
- 微处理器有什么用?
- 什么是筹码?
- 微处理器如何工作?
- 微处理器的优点
- 微处理器中的常用术语
- 巴士
- 指令集
- 字长
- 快取记忆体
- 时钟频率
- 微处理器分类
- 字长
- RISC-精简指令集
- CISC-复杂指令集
- 特殊处理器
微处理器也称为CPU或中央处理单元,是在单个硅芯片上制造的完整计算引擎。 它也被称为任何普通计算机的心脏,无论它是台式机,服务器还是笔记本电脑。
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内容索引
什么是微处理器?
当然,您在计算机上使用的微处理器肯定是奔腾,AMD Ryzen或Intel Core i3,i5,i7或i9的其中几代。 它们是最受欢迎的处理器……但是它们实际上都以相同的方式“近似相同”(我用引号将其保留下来,因为有些技术可以区分它)。
第一个微处理器是 1971年推出的Intel4004。它不是很强大,因为它所能做的只是加法和减法,一次只能完成4位。 但是令人惊讶的是,一切都在芯片上。
微处理器通常通过计算机主板上的特定插槽安装。 为了确保稳定和正确的运行,还添加了一个冷却系统,该系统包括散热器和风扇,这些散热器负责消除散热器吸收的所有多余热量。
在微处理器封壳和散热器之间,通常使用导热膏以使导热性更有效 。 此外,市场上还有其他更现代,更有效的方法,例如液体冷却或使用珀尔帖电池进行更大的冷却,尽管这些做法几乎专门用于超频。
微处理器有什么用?
微处理器是执行计算机处理中涉及的指令和任务的组件,并且是打开计算机时启动的“引擎”。 在计算机系统中,微处理器是执行和管理传输给它的逻辑指令的中央单元。
微处理器被设计为执行典型的操作,例如加,减,除,乘,进程间和设备通信,输入,输出管理等。
它由包含数千个晶体管的集成电路组成 ,具体取决于设备的功率。
通常根据微处理器在给定时间内可以处理的指令数量,以兆赫兹为单位的时钟频率以及每条指令使用的位数来对微处理器进行分类。
微处理器被设计为执行使用少量称为寄存器的保留区的算术和逻辑运算。
当您的计算机打开时,微处理器会收到计算机随附的第一条基本输入/输出系统(BIOS)指令,作为其内存的一部分。
之后, BIOS或BIOS加载到计算机内存中的操作系统会“驱动”微处理器,并指示微处理器这样做。 微处理器根据存储在存储器中的指令接受二进制数据作为输入,并在处理后提供输出。
什么是筹码?
芯片也称为集成电路。 它通常是一块很小的硅薄片,构成微处理器的晶体管已经蚀刻在硅片上。
芯片的一侧可以大到一英寸,可以容纳数千万个晶体管。 最简单的处理器可以由刻在几平方毫米的芯片上的几千个晶体管组成。
微处理器如何工作?
图片来自维基百科
处理器是计算机的大脑,基本上由算术和逻辑单元(ALU),控制单元和寄存器矩阵组成。
顾名思义,ALU对从内存或输入设备接收的数据执行所有算术和逻辑运算 。
寄存器矩阵由一系列寄存器组成,例如累加器(A),B,C,D等,它们充当快速访问存储器的临时位置以处理数据。
就其本身而言, 控制单元管理整个系统中的指令和数据流。
因此,基本上,微处理器从连接的设备中获取输入,根据内存中给出的指令对其进行处理,然后生成输出。
微处理器的优点
- 低成本 :由于集成电路技术,微处理器可以低成本获得。 这降低了计算机系统的成本。 高速 :由于微处理器芯片中使用的技术,它们可以以很高的速度工作。 它每秒能够执行数百万条指令。 小尺寸 :由于大规模和超大规模集成技术, 微处理器的表面尺寸大大减小。 这将减小整个计算机系统的大小。 多功能 :微处理器用途广泛,只需更改程序(存储在存储器中的指令),同一芯片即可用于多种应用。 低功耗 :微处理器通常使用互补金属氧化物半导体(CMOS)技术制造,其中MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)以饱和和截止模式工作。 因此,功耗非常低。
- 发热少 :与真空管设备(热离子阀)相比,半导体设备散发的热量不多。 可靠 :微处理器非常可靠,并且由于使用了半导体技术,因此故障率大大降低。 便携式 :由微处理器制成的计算机设备或系统由于体积小,功耗低而可以制成便携式设备。
微处理器中的常用术语
要了解微处理器的工作原理,深入了解并了解用于创建微处理器的逻辑将很有帮助。 在此过程中,您还可以了解微处理器的本机语言以及工程师可以采取的许多措施,以提高处理器的速度。
以下是微处理器领域中使用的一些常用术语:
巴士
总线是一组导体,旨在将数据,地址或控制信息传输到微处理器的不同元件。 通常,微处理器将具有3种类型的总线:数据总线,控制总线和地址总线;一个8位处理器将使用8位宽的总线。
指令集
指令集是微处理器可以理解的一组命令。 指令集是硬件和软件之间的接口。 一条指令指示处理器更改相关的晶体管以进行某些数据处理。 例如,添加A,B; 用于将存储在寄存器A和B中的两个数字相加。
字长
字长是处理器内部数据总线上的位数,或者是处理器一次可以处理的位数。
例如,一个8位处理器将具有一个8位数据总线,一个8位寄存器,并且一次将处理8位。 要执行更高位的操作(32或16位),您可以将其分为一系列8位操作。
快取记忆体
高速缓存是处理器内置的随机访问存储器。 这样,处理器可以比使用普通RAM更快地访问高速缓存中的数据。 也称为“ CPU内存”。 缓存用于存储操作期间软件或程序经常引用的数据或指令。 这将提高操作的整体速度 。
时钟频率
微处理器使用时钟信号来控制指令执行的速度,同步其他内部组件并控制它们之间的数据传输。 因此,时钟速度是指微处理器执行指令的速度。 通常,它以赫兹为单位 ,以兆赫兹(MHz),千兆赫兹(GHz)等表示。
微处理器分类
微处理器可以分类如下:
字长
根据处理器的字长,我们可以有8位,16位,32位和64位处理器。
RISC-精简指令集
RISC是一种微处理器体系结构 ,它使用小型的,通用的,高度优化的指令集,而不是其他组件中更专业的指令集。
我们建议您如何检查处理器温度RISC在其相反的CISC体系结构上提供了高性能。 在处理器中,每条指令的执行都需要特殊的电路来加载和处理数据。 因此,通过减少指令,处理器将使用简单的电路和更快的操作。
这些微处理器具有:
- 简单的指令集更大的程序由大量的寄存器组成简单的处理器电路(少量的晶体管)更多使用RAM固定长度的指令简单的寻址模式通常设置执行指令的时钟周期数
CISC-复杂指令集
CISC是与RISC相对的微处理器体系结构。 这样做是为了减少每个程序的指令数,而忽略了每个指令的循环数。 这样,复杂的指令直接转换为硬件,这使处理器更加复杂且运行缓慢。
该体系结构旨在减少内存成本,从而缩短程序持续时间。
这些微处理器具有:
- 复杂的指令集最小的程序寄存器数量少处理器电路复杂(晶体管更多)很少使用RAM可变长度的指令各种寻址模式各个指令的时钟周期数可变
特殊处理器
有一些处理器旨在处理某些特定功能:
- DSP(数字信号处理器)协处理器:与主处理器结合使用的处理器(与8086一起使用的数学协处理器8087)I / O处理器处理器:具有自己的本地存储器的微处理器
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最后,微处理器是计算机系统中最重要的单元,负责处理一组独特的指令和过程 ,因此,分析哪种是当今最好的微处理器以做出良好选择至关重要。 我们评论的这些详细信息是关于处理器的,但是对于理解20到30年前的处理器如何工作非常重要。 当前还有更多功能,我们邀请您进行研究。 您如何看待我们的文章? 我们期待您的评论!