CPU

news/2024/4/23 12:32:28/

文章目录

  • CPU是什么
  • CPU的构成
    • 1) 控制器
    • 2) 运算器
    • 3) 存储单元(寄存器和高速缓存)
  • 常见的CPU类型
    • 1) 单核 CPU
    • 2) 双核 CPU
    • 3) 四核 CPU


CPU是什么

CPU 全称 Central Processing Unit,中文可译为中央处理器或者微处理器,或直接简称为处理器。
在这里插入图片描述
CPU 经常被形象地比作计算机的“大脑”,因为计算机几乎所有的重要功能都要借助 CPU 才能完成。比如 CPU 接收并处理其它硬件和应用程序发送来的数据和指令、CPU 可以临时存储运行指令所需的数据、CPU 为输入设备和输出设备之间建立通信等等。

计算机主板上单独为 CPU 预留有一个插槽,借助此接口,CPU 可以很方便地连接到主板。此外,CPU 的表面常配备有一个散热器或散热管,用于吸收和发散 CPU 运行时的热量,保证 CPU 的正常运行。
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CPU的构成

CPU 主要由运算器、控制器和存储单元(寄存器和高速缓存)这 3 部分组件构成。

1) 控制器

计算机整个运行过程中几乎都离不开控制器。控制器的主要任务是调节 CPU 处理各类数据的先后次序,但本身并无处理和存储数据的能力。

控制器负责协调计算机各个组件之间的工作,它会从存储单元或者内存处获取要执行的指令,然后以电信号的方式指挥计算机各个组件完成相应的任务。

2) 运算器

运算器(又称算术逻辑单元,简称 ALU)负责处理数据,包括加、减、乘、除 4 种基本运算以及数据之间的比较、合并等操作。

值得一提的是,1 个 CPU 可能包含多个 ALU。

3) 存储单元(寄存器和高速缓存)

寄存器是计算机中存储容量最小、读取效率最高的存储部件,集成在 CPU 内部。

高速缓存也是一种读取效率很高的存储介质,它又可以细分为一级缓存、二级缓存、三级缓存等。对于现代的个人电脑,这三级缓存往往都集成在 CPU 内部;但是对于某些古老的机器、或者低端的嵌入式系统,二级缓存和三级缓存也可能位于 CPU 外部。另外,只有较高端的计算机(比如个人电脑就属于高端计算机)才会同时配备三级缓存,低端的计算机可能只有二级缓存或者只有一级缓存。

有关寄存器和高速缓存,我们会在后续章节给大家做更详细的介绍。

常见的CPU类型

CPU 主要由 Intel(英特尔公司)、ARM 公司和 AMD 公司制造,目前市面上的 CPU 有多种类型,比如:

1) 单核 CPU

最早期的一类 CPU,曾在 1970 年左右广泛使用。

所谓单核 CPU,即 CPU 内部只包含 1 个运算芯片(简称核心或核)。也就是说,此类 CPU 同一时间只能执行一次运算,当需要执行多个任务时,CPU 会在多个任务之间来回切换着执行。

不难理解,此类 CPU 不适合同时执行多个任务,执行的应用程序越多,计算机的性能越低。

2) 双核 CPU

顾名思义,双核 CPU 指的是 CPU 内部包含 2 个核心,且每个核心都配备有属于自己的寄存器和高速缓存。

通常情况下,双核 CPU 的执行效率要比单核 CPU 高,较后者更适用于多任务的场景。

3) 四核 CPU

四核 CPU 指的是该 CPU 内部包含 4 个完全相同的核心,且它们之间是相互独立的。

也就是说在同一时间,四核 CPU 可以执行多条指令,对于处理支持并行运行的应用程序来说,此类 CPU 可以大大提高运行效率。

再次强调,只有执行支持并行的应用程序,多核 CPU 才能凸显它的优势。

【扩展】什么是CPU时钟频率?

CPU 时钟频率,又可简称为 CPU 频率,简单的理解,指的是 CPU 每秒钟可以处理的指令数。

CPU 的时钟频率以赫兹作为计量单位(用 Hz 表示),例如一个时钟频率为 4.0 GHz 的 CPU,意味着它每秒可以执行 40 亿条指令。

值得一提得是,在不提高 CPU 运算核心的频率的前提下,通过给 CPU 集成多个核心,一定程度上也可以提高 CPU 的性能。


http://www.ppmy.cn/news/141799.html

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