西門子CPU無錫代理商

時間：2018-12-15作者：湖南詠靖自動化設(shè)備有限公司瀏覽：302

基本概念

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*處理器（CPU，Central Processing Unit）是一塊**大規(guī)模的集成電路，是一臺計算機(jī)的運算**（Core）和控制**（ Control Unit）。它的功能主要是解釋計算機(jī)指令以及處理計算機(jī)軟件中的數(shù)據(jù)。
*處理器主要包括運算器（算術(shù)邏輯運算單元，ALU，Arithmetic Logic Unit）和高速緩沖存儲器（Cache）及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)（Data）、控制及狀態(tài)的總線（Bus）。它與內(nèi)部存儲器（Memory）和輸入/輸出（I/O）設(shè)備合稱為電子計算機(jī)三大**部件。

CPU從邏輯上可以劃分成3個模塊，分別是控制單元、運算單元和存儲單元，這三部分由CPU內(nèi)部總線連接起來。

模塊劃分

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要實現(xiàn)一個數(shù)字系統(tǒng)需要三個主要的組成部分 [1]：
（1）計算對位進(jìn)行操作的函數(shù)的組合邏輯（ALU）；
（2）存儲位的存儲器元素（寄存器）；
（3）控制存儲器元素較新的時鐘信號。
CPU的根本任務(wù)就是執(zhí)行指令，對計算機(jī)來說較終都是一串由“0”和“1”組成的序列。CPU從邏輯上可以劃分成3個模塊，分別是控制單元、運算單元和存儲單元，這三部分由CPU內(nèi)部總線連接起來。如下所示：



控制單元

控制單元是整個CPU的指揮控制中心，由指令寄存器IR(Instruction Register)、指令譯碼器ID(Instruction Decoder)和操作控制器OC(Operation Controller)等，對協(xié)調(diào)整個電腦有序工作較為重要。它根據(jù)用戶預(yù)先編好的程序，依次從存儲器中取出各條指令，放在指令寄存器IR中，通過指令譯碼(分析)確定應(yīng)該進(jìn)行什么操作，然后通過操作控制器OC，按確定的時序，向相應(yīng)的部件發(fā)出微操作控制信號。操作控制器OC中主要包括節(jié)拍脈沖發(fā)生器、控制矩陣、時鐘脈沖發(fā)生器、復(fù)位電路和啟停電路等控制邏輯。



運算單元

是運算器的**?？梢詧?zhí)行算術(shù)運算(包括加減乘數(shù)等基本運算及其附加運算)和邏輯運算(包括移位、邏輯測試或兩個值比較)。相對控制單元而言，運算器接受控制單元的命令而進(jìn)行動作，即運算單元所進(jìn)行的全部操作都是由控制單元發(fā)出的控制信號來指揮的，所以它是執(zhí)行部件。



存儲單元

包括CPU片內(nèi)緩存和寄存器組，是CPU中暫時存放數(shù)據(jù)的地方，里面保存著那些等待處理的數(shù)據(jù)，或已經(jīng)處理過的數(shù)據(jù)，CPU訪問寄存器所用的時間要比訪問內(nèi)存的時間短。采用寄存器，可以減少CPU訪問內(nèi)存的次數(shù)，從而提高了CPU的工作速度。但因為受到芯片面積和集成度所限，寄存器組的容量不可能很大。寄存器組可分為**寄存器和通用寄存器。**寄存器的作用是固定的，分別寄存相應(yīng)的數(shù)據(jù)。而通用寄存器用途廣泛并可由程序員規(guī)定其用途，通用寄存器的數(shù)目因微處理器而異 [2]  。



物理結(jié)構(gòu)

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CPU包括運算邏輯部件、寄存器部件和控制部件等。



邏輯部件

英文Logic components；運算邏輯部件?？梢詧?zhí)行**或浮點算術(shù)運算操作、移位操作以及邏輯操作，也可執(zhí)行地址運算和轉(zhuǎn)換。
較細(xì)一點，從實現(xiàn)的功能方面看，CPU大致可分為如下八個邏輯單元：
（1）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(jī)內(nèi)存中的指令，從而大幅提高了CPU的運算速度。
（2）指令譯碼器 ：它負(fù)責(zé)將復(fù)雜的機(jī)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。
（3）控制單元 ：既然指令可以存入CPU，而且有相應(yīng)指令來完成運算前的準(zhǔn)備工作，背后自然有一個扮演推動作用的角色——它便是負(fù)責(zé)整個處理過程的操作控制器。根據(jù)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(jìn)行運算以及對結(jié)果進(jìn)行怎樣的處理。
（4）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(fù)責(zé)存儲指針跳轉(zhuǎn)信息以及循環(huán)操作命令，是運算邏輯單元（ALU）為完成控制單元請求的任務(wù)所使用的數(shù)據(jù)的小型存儲區(qū)域，其數(shù)據(jù)來源可以是高速緩存、內(nèi)存、控制單元中的任何一個。
（5）邏輯運算單元（ALU） ：它是CPU芯片的智能部件，能夠執(zhí)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(yīng)該做些什么，然后運算單元會從寄存器中間斷或連續(xù)提取數(shù)據(jù)，完成較終的任務(wù)。
（6）預(yù)取單元 ：PU效能發(fā)揮對其依賴非常明顯，預(yù)取命中率的高低直接關(guān)系到CPU**利用率的高低，進(jìn)而帶來指令執(zhí)行速度上的不同。根據(jù)命令或要執(zhí)行任務(wù)所提出的要求，何時時候，預(yù)取單元都有可能從指令高速緩存或計算機(jī)內(nèi)存中獲取數(shù)據(jù)和指令。當(dāng)指令到達(dá)時，預(yù)取單元較重要的任務(wù)就是確保所有指令均排列正確，然后發(fā)送給譯碼單元。
（7）總線單元 ：它就像一條高速公路，快速完成各個單元間的數(shù)據(jù)交換，也是數(shù)據(jù)從內(nèi)存流進(jìn)和流出CPU的地方。
（8）數(shù)據(jù)高速緩存 ：存儲來自譯碼單元專門標(biāo)記的數(shù)據(jù)，以備邏輯運算單元使用，同時還準(zhǔn)備了分配到計算機(jī)不同部分的較終結(jié)果。



寄存器

寄存器部件，包括寄存器、**寄存器和控制寄存器。 通用寄存器又可分**數(shù)和浮點數(shù)兩類，它們用來保存指令執(zhí)行過程中臨時存放的寄存器操作數(shù)和中間（或較終）的操作結(jié)果。 通用寄存器是*處理器的重要部件之一。



控制器

英文Control unit；控制部件，主要是負(fù)責(zé)對指令譯碼，并且發(fā)出為完成每條指令所要執(zhí)行的各個操作的控制信號。
其結(jié)構(gòu)有兩種：一種是以微存儲為**的微程序控制方式；一種是以邏輯硬布線結(jié)構(gòu)為主的控制方式。
微存儲中保持微碼，每一個微碼對應(yīng)于一個較基本的微操作，又稱微指令；各條指令是由不同序列的微碼組成，這種微碼序列構(gòu)成微程序。*處理器在對指令譯碼以后，即發(fā)出一定時序的控制信號，按給定序列的順序以微周期為節(jié)拍執(zhí)行由這些微碼確定的若干個微操作，即可完成某條指令的執(zhí)行。
簡單指令是由（3～5）個微操作組成，復(fù)雜指令則要由幾十個微操作甚至幾百個微操作組成。

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• 詞條

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