计算机速成课 第七集 中央处理器

1. CPU 概念

• 「中央处理器」的简称
• 作用：负责执行程序，例如：Office 软件，Safari 浏览器等等
• 应用举例：让 ALU 进行数学运算、和内存通信，然后读/写值

2. 构成

• 指令地址寄存器：一个寄存器，存当前指令的内存地址，追踪程序运行到哪里了
• 指令寄存器：存当前指令

3. 阶段

• 第一个阶段：取指令阶段，负责拿到指令
• 第二个阶段：解码阶段
  • 指令由「控制单元」进行解码
  • 控制单元
    • 组成：由逻辑门组成
    • 作用：「指挥」CPU 的所有组件，负责选择正确的寄存器作为输入，并配置 ALU 执行正确的操作，用一个自己的寄存器暂时保存结果，关闭 ALU，然后把值写入正确的寄存器
    • 指令地址寄存器
• 第三个阶段：执行阶段
  • 结束标志：「指令地址寄存器」+ 1
  • LOAD_A 是 CPU 可执行的指令之一

4. 时钟

• 加上时钟后，CPU 才是完整的
• 负责管理 CPU 的节奏，以精确的间隔，触发电信号，控制单元用这个信号，推进CPU的内部操作，确保一切按步骤执行
• 注意：节奏不能太快，即使是电，也需要一定时间来传输，
• CPU 「取指令 -> 解码 -> 执行」的速度叫时钟速度，单位是赫兹（用来表示频率的单位），1 赫兹代表 1 秒 1 个周期

5. 第一个单芯片CPU

• 英特尔4004，1971 年发布，4 位的 CPU
• 时钟速度达到 740 千赫兹，每秒 74 万次
• 1 兆赫兹是 1 秒 1 百万个时钟周期
• 超频：修改时钟速度，加快 CPU 的速度。超频太多会让 CPU 过热，或产生乱码，因为信号跟不上时钟
• 降频
  • 降低 CPU 的速度，可以省很多电。省电对用电池的设备来说很重要，例如笔记本和手机
  • 有时没必要让处理器全速运行，例如：用户走开了，或者在跑一个性能要求较低的程序
  • 为了尽可能省电，很多现代处理器可以按需求，加快或减慢时钟速度，这叫「动态调整频率」

6. RAM

• Random Access Memory, 随机存取存储器
• 在 CPU 外面的独立组件
• 和 CPU 通过用「地址线」「数据线」和「允许读/写线」进行通信

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来源： https://www.cnblogs.com/zxxsteven/p/15643390.html