從功能上看,一般CPU的內部結構可分為:控制單元、邏輯運算單元、存儲單元(包括內部總線和緩沖器)三大部分。其中控制單元完成數據處理整個過程中的調配工作,邏輯單元則完成各個指令以便得到程序最終想要的結果,存儲單元就負責存儲原始數據以及運算結果。渾然一體的配合使得CPU擁有了強大的功能,可以完成包括浮點、多媒體等指令在內的眾多復雜運算,也為數字時代加入了更多的活力。CPU的邏輯單元更細一點,從實現的功能方面看,CPU大致可分為如下八個邏輯單元:指令高速緩存,俗稱指令寄存器:它是芯片上的指令倉庫,有了它CPU就不必停下來查找計算機內存中的指令,從而大幅提高了CPU的運算速度。譯碼單元,俗稱指令譯碼器:它負責將復雜的機器語言指令解譯成運算邏輯單元(ALU)和寄存器能夠理解的簡單格式,就像一位外交官。控制單元:既然指令可以存入CPU,而且有相應指令來完成運算前的準備工作,背后自然有一個扮演推動作用的角色——它便是負責整個處理過程的操作控制器。根據來自譯碼單元的指令,它會生成控制信號,告訴運算邏輯單元(ALU)和寄存器如何運算、對什么進行運算以及對結果進行怎樣的處理。寄存器:它對于CPU來說非常的重要,除了存放程序的部分指令,它還負責存儲指針跳轉信息以及循環操作命令,是運算邏輯單元(ALU)為完成控制單元請求的任務所使用的數據的小型存儲區域,其數據來源可以是高速緩存、內存、控制單元中的任何一個。邏輯運算單元(ALU):它是CPU芯片的智能部件,能夠執行加、減、乘、除等各種命令。此外,它還知道如何讀取邏輯命令,如或、與、非。來自控制單元的訊息將告訴運算邏輯單元應該做些什么,然后運算單元會從寄存器中間斷或連續提取數據,完成最終的任務。預取單元:CPU效能發揮對其依賴非常明顯,預取命中率的高低直接關系到CPU核心利用率的高低,進而帶來指令執行速度上的不同。根據命令或要執行任務所提出的要求,何時時候,預取單元都有可能從指令高速緩存或計算機內存中獲取數據和指令。當指令到達時,預取單元最重要的任務就是確保所有指令均排列正確,然后發送給譯碼單元。總線單元:它就像一條高速公路,快速完成各個單元間的數據交換,也是數據從內存流進和流出CPU的地方。
相關人士介紹中央處理器主要包括運算器和高速緩沖存儲器及實現它們之間聯系的數據(Data)、控制及狀態的總線(Bus)。它與內部存儲器(Memory)和輸入/輸出(I/O)設備合稱為電子計算機三大核心部件。
作為系統功能與運算中心的CPU,其由哪些基本組成部分構成這些基本構成部分又分別起什么作用本文簡單探討CPU的基礎知識,以期能讓朋友們對CPU的運作機制有更直觀的了解。從功能上看,一般CPU的內部結構可分為:控制單元、邏輯運算單元、存儲單元(包括內部總線和緩沖器)三大部分。其中控制單元完成數據處理整個過程中的調配工作,邏輯單元則完成各個指令以便得到程序最終想要的結果,存儲單元就負責存儲原始數據以及運算結果。渾然一體的配合使得CPU擁有了強大的功能,可以完成包括浮點、多媒體等指令在內的眾多復雜運算,也為數字時代加入了更多的活力。CPU的邏輯單元更細一點,從實現的功能方面看,CPU大致可分為如下八個邏輯單元:指令高速緩存,俗稱指令寄存器:它是芯片上的指令倉庫,有了它CPU就不必停下來查找計算機內存中的指令,從而大幅提高了CPU的運算速度。譯碼單元,俗稱指令譯碼器:它負責將復雜的機器語言指令解譯成運算邏輯單元(ALU)和寄存器能夠理解的簡單格式,就像一位外交官。控制單元:既然指令可以存入CPU,而且有相應指令來完成運算前的準備工作,背后自然有一個扮演推動作用的角色--它便是負責整個處理過程的操作控制器。根據來自譯碼單元的指令,它會生成控制信號,告訴運算邏輯單元(ALU)和寄存器如何運算、對什么進行運算以及對結果進行怎樣的處理。寄存器:它對于CPU來說非常的重要,除了存放程序的部分指令,它還負責存儲指針跳轉信息以及循環操作命令,是運算邏輯單元(ALU)為完成控制單元請求的任務所使用的數據的小型存儲區域,其數據來源可以是高速緩存、內存、控制單元中的任何一個。邏輯運算單元(ALU):它是CPU芯片的智能部件,能夠執行加、減、乘、除等各種命令。此外,它還知道如何讀取邏輯命令,如或、與、非。來自控制單元的訊息將告訴運算邏輯單元應該做些什么,然后運算單元會從寄存器中間斷或連續提取數據,完成最終的任務。預取單元:CPU效能發揮對其依賴非常明顯,預取命中率的高低直接關系到CPU核心利用率的高低,進而帶來指令執行速度上的不同。根據命令或要執行任務所提出的要求,何時時候,預取單元都有可能從指令高速緩存或計算機內存中獲取數據和指令。當指令到達時,預取單元最重要的任務就是確保所有指令均排列正確,然后發送給譯碼單元。總線單元:它就像一條高速公路,快速完成各個單元間的數據交換,也是數據從內存流進和流出CPU的地方。數據高速緩存:存儲來自譯碼單元專門標記的數據,以備邏輯運算單元使用,同時還準備了分配到計算機不同部分的最終結果。
中央處理器包括運算邏輯部件、寄存器部件和控制部件等。邏輯部件運算邏輯部件。可以執行定點或浮點算術運算操作、移位操作以及邏輯操作,也可執行地址運算和轉換。寄存器寄存器部件,包括寄存器、專用寄存器和控制寄存器。通用寄存器又可分定點數和浮點數兩類,它們用來保存指令執行過程中臨時存放的寄存器操作數和中間(或最終)的操作結果。通用寄存器是中央處理器的重要部件之一。控制部件,主要是負責對指令譯碼,并且發出為完成每條指令所要執行的各個操作的控制信號。