中央處理器(CPU)

CPU的功能

中央處理器又成為微處理器,是使整部電腦能夠運作的最重要.核心元件:CPU包含了控制單元和算數邏輯單元.

CPU的結構

CPU是一顆超大型積體電路(VLSI),放置在主機板的CPU插槽上,他是依個多層的印刷電路結構.CPU內部電路複雜,除了前述的控制單元及算數邏輯單元,還有快取記憶體及暫存器等重要部分,

快取記憶體

由於CPU的執行速度遠快於主記憶體,為了要調和兩者之間的差異,通常會在CPU和主記憶體間加入一個高速的記憶體()SRAM,介亦提升整體效率,此記憶體稱為快取記憶體,記憶體分為CPU內部的L1 cache及外部的L2 ,其中L代表階級.當CPU需要資料時,會先制cache讀取,如果cache無資料,再轉到RAM讀取,自RAM讀取到資料時,會被備份一份在cache內,已被下一次讀取

暫存器

為了運算期間暫存資料的需要,CPU內含一些特殊的功能的暫存器

CPU與各單元間的運作

CPU執行一個指令的完整過程稱為一個指令週期，一個指令週期包刮擷取階段和執行階段

擷取階段分為兩步驟

1.控制單元從主記憶體中擷取下一個要執行的指令,從入指令暫存器中

2.控之單元將指令予以解碼,將運算所需的記憶位址,存入位址暫存器

執行階段分為三步驟

1.控制單元依位址暫存器所儲存的位址,從主記憶體中奪取所需的資料,並存入ALU的緩衝暫存器內

2.控制單元依據指令解碼的結果,令ALU執行所需的運算

3.將運算結果存入累加器內

CPU的工作時脈

電腦運作時,不論是CPU執行指令,主記憶體讀寫資料,或是輸出,輸入單元存取資料,各個單元的動作都必須步調一致,才能正確的執行程式.因此電腦裡須具備時序脈衝(clock pulse)產生器.產生時序脈衝,經由控制匯流排傳至各個單元.藉由時序脈衝的操控,電腦的各個單元才得以保證步調齊一.

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