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2.2 CPU 的结构与原理
2.2 CPU 的结构与原理
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指令与指令系统2
CPU 的性能指标33
CPU 的结构31
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2.2.1 CPU 的结构2.2.1 CPU 的结构
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主目录主目录 CPU实物图
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一是内含处理器电路的硅芯片。
CPU 的物理结构
任何 CPU 都由两个主要部分组成。
二就是承载芯片用的电路板,它负责芯片和外界的一切通讯,并决定这一颗芯片的时钟频率。
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主目录主目录 CPU 的物理结构图示
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主目录主目录 计算机的原理
冯 • 诺依曼 -----“ 计算机之父”
冯 • 诺依曼计算机原理
-----“ 存储程序控制”
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主目录主目录 计算机的原理
冯•诺依曼计算机原理 -----“ 存储程序控制”
程序是一个指令序列;
指令与数据都用二进制表示,预先存放在存储器内;
计算机工作时, CPU 从内存取出指令和数据,按指令的规定,对数据进行运算处理,直到程序完成为止。
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主目录主目录 中央处理器的概念
中央处理器是计算机的核心部分,主要由运算器、控制器和寄存器组组成。 运算器:用来对数据进行各种算术和逻辑运算。也称为执行单元。 控制器:是计算机硬件系统的指挥中心,它的作用是控制程序的执行,确保各个部件协调一致,有条不紊地完成各种操作。 寄存器组:临时存放数据。
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主目录主目录 中央处理器的结构图
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主目录主目录 计算机工作原理计算机工作原理
计算机的基本工作原理为存储程序和执行指令。计算机的基本工作原理为存储程序和执行指令。计算机的基本工作原理为存储程序和执行指令。计算机的基本工作原理为存储程序和执行指令。
运算器
运算器
控制器
控制器
存储器存储器输入设备输入设备 输出设备输出设备
CPUCPU
控制指令控制指令
控制指令控制指令
取数据
取数据
存数据
存数据
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2.2.2 指令与指令系统2.2.2 指令与指令系统
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主目录主目录 指令与指令系统◆ 指令:是用来规定 和 的一个二进制位串。
操作码 操作数地址
◆ 指令的格式:
计算机执行的操作操作对象所在存储位置
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主目录主目录 指令与指令系统
操作数地址:指出该指令所操作的数据或数据所在的存储单元的地址。
操作码:是用来指出计算机应执行何种操作的一个二进制代码。
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主目录主目录 指令执行周期
1 取指令
4 修改指令计数器
3 执行指令
2 指令译码
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主目录主目录 指令的执行过程
( 1 ) CPU 访问存储器取得一条指令并放入指令寄存器。
( 2 )控制器对指令中的操作码进行译码。
( 3 )计算出所使用的操作数的地址,从寄存器或存储器中取得操作数。
( 4 )运算器按照指令操作码的规定,对操作数完成规定的运算处理。
( 5 )需要时,把运算结果保存到指定的寄存器或内存单元。
( 6 )修改指令地址,供执行下一条指令时使用。
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主目录主目录 指令的执行过程
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主目录主目录 指令系统
指令系统: CPU 能执行的全部指令之和。每一种 CPU 都有它自己独特的一组指令。指令系统中有数以百计的指令:
数据传送指令 算术运算指令 逻辑运算指令 移位和位操作指令 控制转移指令 I/O 指令
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主目录主目录 处理器的兼容性
Pentium 系列处理器
IBM 公司的 Power PC 微处理器不兼容
Pentium 系列处理器
AMD 或 Cyrix 公司的微处理器兼容
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2.2.3 CPU 的性能指标2.2.3 CPU 的性能指标
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主目录主目录 CPU的性能指标( 1)
CPU 的性能主要表现在程序执行速度的快慢。
字长(位数)
主频( CPU 时钟频率)
指 CPU 中定点运算器的宽度,决定了 CPU 可访问的存储器最大空间
CPU 中电子线路的工作频率,它决定了CPU 芯片内部数据传输与操作速度的快慢
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主目录主目录 CPU的性能指标( 2)
决定 CPU 与内存之间传输数据的速度
减少 CPU 访问内存的次数
CPU 总线速度
高速缓存( cache )的容量与结构
指令系统 逻辑结构
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主目录主目录 双核 CPU
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