微型電腦硬體系統最主要的部件是CPU。中央處理器(CPU)是電腦中負責讀取指令,對指令譯碼並執行指令的核心部件,其功能主要是解釋電腦指令以及處理電腦軟體中的資料。
本教學操作環境:windows7系統、Dell G3電腦。
微型電腦硬體系統最主要(核心)的零件是CPU。
中央處理器(central processing unit,簡稱CPU)作為電腦系統的運算與控制核心,是資訊處理、程式運作的最終執行單元。
CPU是微型機的核心部件,是提高系統整體性能的關鍵,它主要包括運算器和控制器兩個部件。在微型機不斷朝向超輕、超薄方向發展的今天,要求CPU在保持高性能和高速度的同時還要在設計上考慮以下幾個要素:
耗電降低工作電壓,減少電源消耗,更有效延長工作時間。
低耗熱降低熱產生,以求高速運算下系統的穩定性。
高密度腳數封縮小體積,提供更多功能。
中央處理器(CPU)的功能主要是解釋電腦指令以及處理電腦軟體中的資料。 CPU是電腦中負責讀取指令,對指令譯碼並執行指令的核心元件。中央處理器主要包括兩個部分,分別是控制器、運算器,其中還包括高速緩衝記憶體及實現它們之間聯繫的資料、控制的匯流排。電子電腦三大核心零件就是CPU、內部記憶體、輸入/輸出設備。中央處理器的功效主要為處理指令、執行操作、控制時間、處理資料。
在電腦體系結構中,CPU 是將電腦的所有硬體資源(如記憶體、輸入輸出單元) 進行控制調配、執行通用運算的核心硬體單元。 CPU 是電腦的運算和控制核心。電腦系統中所有軟體層的操作,最終都會透過指令集映射為CPU的操作。
CPU的核心部分
1、運算器
運算器是指在電腦中進行各種算術和邏輯運算運算的元件, 其中算術邏輯單元是中央處理核心的部分。
(1)算術邏輯單元(ALU)。算術邏輯單元是指能實現多組 算術運算與邏輯運算的組合邏輯電路,其是中央處理中的重要組成部分。算術邏輯單元的運算主要是進行二位元算術運算,如加法、減法、乘法。在運算過程中,算術邏輯單元主要以電腦指令集中執行算術與邏輯操作,通常來說,ALU能夠發揮直接讀入讀出的作用,具體體現在處理器控制器、記憶體及輸入輸出設備等方面,輸入輸出是建立在總線的基礎上實施。輸入指令包含一 個指令字,其中包括操作碼、格式碼等。
(2)中間暫存器(IR)。其長度為 128 位,其透過操作數來決定實際長度。 IR 在「進棧並取數」指令中發揮重要作用,在執行指令過程中,將ACC的內容傳送於IR,之後將操作數取到ACC,後將IR內容進棧。
(3)運算累加器(ACC)。目前的暫存器一般都是單累加器,其長度為128位元。對於ACC來說,可以將它看成可變長的累加器。在敘述指令過程中,ACC長度的表示一般都是將ACS的值作為依據,而ACS長度與 ACC 長度有著直接聯繫,ACS長度的加倍或減半也可以看作ACC長度加倍或減半。
(4)描述字暫存器(DR)。其主要應用於存放與修改描述字。 DR的長度為64位,為了簡化資料結構處理,使用描述字發揮重要作用。
(5)B暫存器。其在指令的修改中發揮重要作用,B 暫存器長度為32位,在修改位址過程中能保存位址修改量,主記憶體只能用描述字進行修改。指向陣列中的第一個元素就是描述字, 因此,存取陣列中的其它元素應需要用修改量。對於數字組成來說,其是由大小一樣的數據或者大小相同的元素組成的,且連續存儲,常見的訪問方式為向量描述字,因為向量描述字中的地址為字節地址,所以,在進行換算過程中,首先應進行基本地址的相加。對於換算工作來說,主要是由硬體自動實現,在這個過程中尤其要注意對齊,以免越出數組界限。
2、控制器
控制器是指依照預定順序改變主電路或控制電路的接線和 改變電路中電阻值來控制電動機的啟動、調速、煞車與反向的主令裝置。控制器由程式狀態暫存器PSR,系統狀態暫存器SSR, 程式計數器PC,指令均存器等組成,其作為“決策機構”,主要任務就是發布命令,發揮著整個電腦系統操作的協調與指揮作用。控制的分類主要包括兩種,分別為組合邏輯控制器、微程式控制器,兩個部分都有各自的優點與不足。其中組合邏輯控制器結構相對較複雜,但優點是速度較快;微程式控制器設計的結構簡單,但在修改一條機器指令功能中,需對微程式的全部重編。
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