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计算机的大脑——CPU

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    当用计算机解决某个问题时,我们首先必须为它编写程序。程序是一个指令序列,这个序列明确的告诉计算机应该执行什么操作,在什么地方找到用来操作的数据。一旦把程序装入内存,计算机部件就能自动完成取指、执指的任务。专门用来完成这项工作的部件称为中央处理器,也就是CPU。下面是CPU的模型图,它主要有三大部分组成,分别是:运算器、cache、控制器

 

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CPU对整个计算机系统的运行时极其重要的,它主要有四方面功能:

指令控制

程序的顺序控制,保证机器按顺序执行程序。

操作控制

CPU管理并产生由内存取出的每条指令的操作信号,将操作信号送到指定的部件进行要求的动作。

时间控制

对各操作实施时间上的定时,保证计算机有条不紊的工作。

数据加工

对数据进行算术运算或者逻辑运算,原始数据只有加工处理过才对人们有用。完成数据的加工处理,是CPU的根本任务。

 

         对于计算机我们一直追求的目标是很高的运算速度,并行处理技术应运而生。

         计算机的并行处理技术概况的讲有三种形式:时间并行、空间并行、时间并行+空间并行。程序和数据存储在主存中,主存通常采用多体交叉存储器,以提高访问速度。cache是一个高速缓冲存储器,用来弥补主存和CPU在速度上的差异。

         计算机的流水处理过程类似于工厂中的流水线,首先把任务分解为一系列的子任务,子任务在流水线的各个阶段并发执行,任务不断的输入流水线时,流水线输出端不断吐出结果,实现子任务级的并发性。

        流水线一般分为指令流水线、算术流水线、处理机流水线。要是流水线具有良好的性能,必须保证流水线畅通流动,不发生断流。但由于会出现三种相关冲突(资源相关、数据相关、控制相关)实现流水线的不断流是困难的。

    一个好的CPU会是计算机的性能大增,未来我们能创作出什么样的CPU,我们的计算机能达到什么样的程度,一切看似在未来,实则在我们手中,只有充分了解CPU,了解计算机我们才能站在巨人的肩膀上走的更高!

 

 

计算机的大脑——CPU