电脑cpu解说 | 计算机cpu原理图

电脑cpu解说 | 计算机cpu原理图

1. 计算机cpu原理图

中央处理器(英文Central Processing Unit,CPU)是一台计算机的运算核心和控制核心。CPU、内部存储器和敲入/输出设备是电子计算机三大核心部件。其功能主要是解释计算机指令还有处理计算机软件中的数据。CPU由运算器、控制器和寄存器及做的更好它们之间联系的数据、控制及状态的总线构成。

差不多所有的CPU的运作原理可分为四个阶段:提取(Fetch)、解码(Decode)、执行(Execute)和写回(Writeback)。

CPU根据存储器或高速缓冲存储器中取出指令,放入指令寄存器,并对指令译码,并执行指令。所谓的计算机的可编程性主要是指对CPU的编程。

2. 计算机CPU原理

CPU的结构主要由运算器、控制器、寄存器三大块组成。

①运算器就是中央机构里负责执行任务的部门,也就是专门干活的;而控制器就是中央机构的领导小组,针对不同需要,给运算器下达不同的命令;寄存器可以理解为控制器和运算器之间的联络小组,主要工作就是协调控制器和运算器。

运算器这个干活的部门,平日里整个中央机构要干点啥事就找这个部门。例如东边洪灾了,你去赈灾吧;西边发现金矿了,你去主导挖矿吧;北边下大雪了,你去送温暖吧;南边下暴雨了,你去疏导洪流吧……

②而控制器这个部门比较牛逼,他们是不用干活的,主要就是对国家(整部计算机)发生的各种情况,做出应对,然后让运算器去把活干好。在这里,我们会发现一个大问题:如果这个部门闲的蛋疼,乱下命令怎么办?这也好办,我们就制定出一套行为规范来限制他们,不让他们乱搞。而这套行为规范就是CPU的指令集。

指令集就是CPU的行为规范,所有的命令都必须严格按照这部行为规范来执行。在这里说明一下不同类型的CPU指令集也不一样,其中最常见的就是X86架构下的复杂指令集和ARM架构下的简单指令集。X86就是我们平常电脑CPU的架构,ARM就是手机CPU的架构。

由于电脑CPU这个中央机构所在的国家(电脑)面积大、人口多、国情复杂,啥事都会发生,所以规章制度就需要特别完善,考虑到方方面面的情况要怎么应对。而手机CPU这个中央机构国家小、人口少、面积窄,所以规章制度简单一点就可以了。这就是复杂指令集和简单指令集的区别。

③寄存器这个部门稍微复杂一点,因为它虽然没有运算器和控制器那么重要,但是它P事多,控制器平时总喜欢让寄存器去给运算器传达个命令。而运算器有时候也会担心数据太多一时处理不过来,就让寄存器帮它先记着,有时候工作需要纸笔、螺丝刀之类的小工具,也让寄存器帮它拿着。

 

CPU读取数据速度

 

了解完寄存器的功能后,又发现了一个问题,如果控制部门下达的命令太多,而运算部门又没那么快可以做完,又或者运算器让它记住的东西或者临时拿着的东西太多,寄存器部门太小,人太少,忙不过来怎么办?好办,扩招人员吧,可是这个部门的人员都是编制内的,没有在编名额了怎么办?也好办,那就招些编外人员吧,也就是我们常说的临时工。

招了临时工,总要给他个名号吧,那就再成立一个部门,叫高速缓存。为了体现亲疏有别,这个部门把临时工分为三个等级,分别是一级高速缓存、二级高速缓存、三级高速缓存。反正也是临时工,名号就这么随便叫吧。

在CPU这个中央机构可跟新闻上说的事给临时工做、锅给临时工背不同,在这里高速缓存这个临时工部门是作为寄存器替补而存在的,也是说,必须在寄存器完成不了工作量时,才能交给高速缓存来做。一开始交给一级高速缓存来做,一级也做不完再给二级,二级还做不完就给三级。这里又有一个问题出现了,那就是如果三级也做不完怎么办?

这完全没问题,交给中央机构的一个下属部门去办,这个部门就是内存。但是因为内存毕竟不属于中央机构,工作能力没有中央机构人员那么强,效率也没有那么高。

所以控制部门要下达命令或者运算部门要做事时,首先想到的就是寄存器,寄存器忙不过来了就找高速缓存帮忙,高速缓存也忙不过来就找内存帮忙。那么,内存也传达不过来呢?内存传达不过来那就没办法了,只能让电脑卡着吧,等运算部门先把上一件事处理好再说。所以,买电脑,不能光看CPU牛不牛,内存容量也要跟上。

还有一个容易被大家忽略的问题,在这里也说一下吧,那就是晶体管。晶体管是构成CPU最基础的原件,可以理解为整个中央机构的工作人员。随着科技的进步,CPU生产工艺越来越精细,目前手机端CPU(ARM架构)制程已经提升到7nm,电脑端也达到了14nm。

制程的提升,我们可以理解为,缩减每个办公人员的办公面积,以前科技不发达每个办公人员必须配一个独立办公室,才能有效完成工作,现在技术进步了,每个办公人员只需要一张办公桌就能完成工作了。所以同样的一栋大楼,可以容纳的办公人员(晶体管)就多了,工作能力就上升了。

以前一个CPU由于制程落后,只能容纳几千万或者几亿个晶体管,现在制程进步了,一个同样体积的CPU可以容纳几十亿个晶体管,性能自然就提升了。

 

3. 计算机CPU图

笔记本电脑CPU天梯图,笔记本电脑CPU排行,是按照CPU的跑分进行排序,进行综合性能对比。可以一定程度上反应CPU的性能优劣,方便进行笔记本电脑CPU对比。

2019年的CPU天梯图,基本是Intel大部分的CPU型号处于前列,锐龙3000系的CPU性能弱、散热量高,整体性能表现一般。

锐龙4000系的CPU,开始更新了7nm的制程工艺,AMD开始Yes,2020年的游戏本,锐龙处理器加英伟达的独显组合,多核性能领先Intel,单核性能稍微落后,基本是20年的真香配置组合。

2021年,AMD更新了锐龙5000系处理器,采用Zen3架构,相比Zen2架构,IPC性能提升15%,单核性能开始追赶上了Intel,在轻薄本领域也开始发力,推出了首款“A+N”轻薄本。

AMD处理器的综合性能领先,价格又比Intel便宜,成为了大众的高性价比之选。多核性能强劲,对于多任务运行、视频剪辑、跑大量数据等使用场景,都处于优势地位。

Intel处理器优势的地方在于单核性能,同时在不插电使用的情况下,Intel处理器性能表现比AMD好,不插电相比插电的时候,Intel处理器性能降幅在10%,基本差距不大。

AMD处理器在不插电使用的情况下,不插电相比插电的时候,AMD处理器性能降幅在30%左右,降幅较大,使用过程会有卡顿感。这是因为AMD牺牲性能释放表现来保持较长的续航时间。

4. 计算机组成原理cpu图

CPU的组成部分CPU内部主要由运算器、控制器和寄存器组组成。CPU的工作原理CPU的工作原理就像一个工厂对产品的加工过程:进人工厂的原料(程序指令),经过物资部门(控制器)的调度分配,被送往生产线(运算器),生产出成品(寄存器组)后,再存储在仓库(内存)中,最后等着拿到市场上去卖(交由应用程序使用)。也可以这样理解CPU只执行三种基本的操作,分别是读出数据、处理数据和往内存写数据。

5. 计算机cpu工作原理

CPU的在了解CPU工作原理之前,我们先简单谈谈CPU是如何生产出来的。CPU是在特别纯净的硅材料上制造的。一个CPU芯片包含上百万个精巧的晶体管。人们在一块指甲盖大小的硅片上,用化学的方法蚀刻或光刻出晶体管。

因此,从这个意义上说,CPU正是由晶体管组合而成的。简单而言,晶体管是构建CPU的基石,你可以把一个晶体管当作一个电灯开关,它们有个操作位,分别代表两种状态:ON(开)和OFF(关)。

这一开一关就相当于晶体管的连通与断开,而这两种状态正好与二进制中的基础状态“0”和“1”对应!这样,计算机就具备了处理信息的能力。   但你不要以为,只有简单的“0”和“1”两种状态的晶体管的原理很简单,其实它们的发展是经过科学家们多年的辛苦研究得来的。

在晶体管之前,计算机依靠速度缓慢、低效率的真空电子管和机械开关来处理信息。后来,科研人员把两个晶体管放置到一个硅晶体中,这样便创作出第一个集成电路,再后来才有了微处理器。   看到这里,你一定想知道,晶体管是如何利用“0”和“1”这两种电子信号来执行指令和处理数据的呢?其实,所有电子设备都有自己的电路和开关,电子在电路中流动或断开,完全由开关来控制,如果你将开关设置为OFF,电子将停止流动,如果你再将其设置为ON,电子又会继续流动。

晶体管的这种ON与OFF的切换只由电子信号控制,我们可以将晶体管称之为二进制设备。这样,晶体管的ON状态用“1”来表示,而OFF状态则用“0”来表示,就可以组成最简单的二进制数。众多晶体管产生的多个“1”与“0”的特殊次序和模式能代表不同的情况,将其定义为字母、数字、颜色和图形。

举个例子,十进位中的1在二进位模式时也是“1”,2在二进位模式时是“10”,3是“11”,4是“100”,5是“101”,6是“110”等等,依此类推,这就组成了计算机工作采用的二进制语言和数据。

成组的晶体管联合起来可以存储数值,也可以进行逻辑运算和数字运算。加上石英时钟的控制,晶体管组就像一部复杂的机器那样同步地执行它们的功能。  

6. 计算机cpu原理图解

处理器一般是指中央处理器也就是CPU. 它的工作原理:

1、取指令:CPU的控制器从内存读取一条指令并放入指令寄存器。

2、指令译码(解码):指令寄存器中的指令经过译码,决定该指令应进行何种操作(就是指令里的操作码)、操作数在哪里(操作数的地址)。

3、执行指令(写回),以一定格式将执行阶段的结果简单的写回。运算结果经常被写进CPU内部的暂存器,以供随后指令快速存取。

4、 修改指令计数器,决定下一条指令的地址。

7. CPU原理图

到现在的几百万、几千万个晶体管,这么多晶体管,它们是如何处理数据的呢? CPU的原始工作模式 在了解CPU工作原理之前,我们先简单谈谈CPU是如何生产出来的。C.

8. 计算机cpu工作原理图

CPU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。它的功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。 计算机的性能在很大程度上由CPU的性能决定,而CPU的性能主要体现在其运行程序的速度上。影响运行速度的性能指标包括CPU的工作频率、Cache容量、指令系统和逻辑结构等参数。 CPU主要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。它与内部存储器和输入/输出设备合称为电子计算机三大核心部件。

9. 计算机cpu原理图怎么看

在CPU里面,有一块比较敏感的金属叫做热敏电阻,随着温度的不同,电阻阻止会发生变化 ,根据这个变化主板可以测量出温度。

联想的电脑会故意调低这个显示值,比如联想办公机208V的CPU散热片用温枪测量已经烧到70多度了,通过调整热敏电阻的读数,用户看到的显示温度只有22度左右,然后会觉得散热很不错。

10. 计算机组成原理cpu结构图

从外部物理构造的角度上说,目前应用在个人电脑中的CPU主要有两个部分组成,一个是内核,另一个是基板,此外还有内核和基板之间的填充物。

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