计算机科学速成课第七课：中央处理器

  1、概念梳理

• CPU（Central Processing Unit）：中央处理单元，负责执行程序。通常由寄存器/控制单元/ALU/时钟组成。与 RAM 配合，执行计算机程序。CPU 和 RAM 之间用“地址线”、“数据线”和“允许读/写线”进行通信。

• •   指令：指示计算机要做什么，多条指令共同组成程序。如数学指令，内存指令。

• 时钟：负责管理 CPU 运行的节奏，以精确地间隔，触发电信号，控制单元用这个信号，推动 CPU 的内部操作。

• •   时钟速度：CPU 执行“取指令→解码→执行”中每一步的速度叫做“时钟速度”，单位赫兹Hz，表示频率。

• •   超频/降频：

• • •     超频，修改时钟速度，加快 CPU 的速度，超频过多会让 CPU 过热或产生乱码。

• • •     降频，降低时钟速度，达到省电的效果，对笔记本/手机很重要。

• 微体系框架：以高层次视角看计算机，如当我们用一条线链接 2 个组件时，这条线只是所有必须线路的抽象。

2、CPU 工作原理 1）必要组件：

• 指令表：给 CPU 支持的所有指令分配 ID

• 控制单元：像指挥部，有序的控制指令的读取、运行与写入。

• 指令地址寄存器：类似于银行取号。该器件只按顺序通报地址，让 RAM 按顺序将指令交给指令寄存器。

• 指令寄存器：存储具体的指令代码。

   

   

   

2）过程

• 取指令：指令地址寄存器发地址给 RAM→RAM发该地址内的数据给指令寄存器→指令寄存器接受数据

• 解码：指令寄存器根据数据发送指令给控制单元 →控制单元解码（逻辑门确认操作码）

• 执行阶段：控制单元执行指令(→涉及计算时→调用所需寄存器→传输入&操作码给ALU执行）→调用RAM特定地址的数据→RAM将结果传入寄存器→指令地址寄存器+1

3）图示：

第一个 CPU

 

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