認識電腦硬件知識：1、電腦CPU

電腦硬件認識之什麼是電腦的CPU

 中央處理器（英文Central Processing Unit，CPU）是一台計算機的運算核心和控制核心。CPU、內部存儲器和敲入/輸出設備是電子計算機三大核心部件。其功能主要是解釋計算機指令還有處理計算機軟件中的數據。CPU由運算器、控制器和寄存器及做的更好它們之間聯系的數據、控制及狀態的總線構成。差不多所有的CPU的運作原理可分為四個階段：提取（Fetch）、解碼（Decode）、執行（Execute）和寫回（Writeback）。 CPU根據存儲器或高速緩沖存儲器中取出指令，放入指令寄存器，並對指令譯碼，並執行指令。所謂的計算機的可編程性主要是指對CPU的編程。

一、CPU的工作原理

　CPU根據存儲器或高速緩沖存儲器中取出指令，放入指令寄存器，並對指令譯碼。它把指令分解成一系列的微操作，我們接著看發出各種控制命令，執行微操作系列，根據而完成一條指令的執行。 　　

  指令是計算機規定執行操作的類型和操作數的基本命令。指令是由一個字節或者多個字節組成，其中包括操作碼字段、一個或多個有關操作數地址的字段還有多數表征機器狀態的狀態字和特征碼。有的指令中也直接包含操作數本身。

1.提取

　第一階段，提取，根據存儲器或高速緩沖存儲器中檢索指令（為數值或一系列數值）。由程序計數器（Program Counter）指定存儲器的位置，程序計數器保存供識別目前程序位置的數值。換言之，程序計數器記錄了CPU在目前程序裡的蹤跡。 　　

  提取指令之後，程序計數器根據指令長度增加存儲器單元。指令的提取必須常常根據比較較慢的存儲器尋找，所以導致CPU等候指令的送入。這種疑問主要被論及在現代處理器的快取和管線化架構。

2.解碼

　CPU根據存儲器提取到的指令來決定其執行行為。在解碼階段，指令被拆解為有意義的片斷。根據CPU的指令集架構（ISA）定義用數值解譯為指令。 　

　一部分的指令數值為運算碼（Opcode），其指示要進行哪些運算。別的的數值一般供給指令需要的信息，諸如一個加法（Addition）運算的運算目標。我們接著看的運算目標也許提供一個常數值（即立即值），或是一個空間的定址值：暫存器或存儲器位址，以定址模式決定。 　　

  在舊的設計中，CPU裡的指令解碼部分是不能夠改變的硬件設備。但是在眾多抽象且復雜的CPU和指令集架構中，一個微程序時經常使用來幫助轉換指令為各種形態的訊號。這些微程序在已成品的CPU中往往能夠重寫，方便變更解碼指令。

3.執行

　　在提取和解碼階段之後，接著進入執行階段。該階段中，連接到各種能夠進行所需運算的CPU部件。 　　

4.寫回

　　最後階段，寫回，以必須格式用執行階段的結果簡單的寫回。運算結果經常被寫進CPU內部的暫存器，以供隨後指令快速存取。在別的案例中，運算結果可能寫進速度較慢，但空間較大且較便宜的主記憶體中。某些類型的指令會操作程序計數器，而不直接產生結果。這些那麼稱作“跳轉”（Jumps），並在程式中帶著循環行為、條件性執行（透過條件跳轉）和函式。 　　

  很多指令也會改變標志暫存器的狀態位元。這些標志可用來影響程式行為，因為它們時常顯出各種運算結果。

二、CPU主頻
　
  主頻也叫時鐘頻率，單位是兆赫（MHz）或千兆赫（GHz），用來表示CPU的運算、處理數據的速度。

  CPU的主頻=外頻×倍頻系數。 主頻和實際的運算速度存在必須的關系，但並不可能一個簡單的線性關系.　所以，CPU的主頻與CPU實際的運算能力是沒有直接關系的，主頻表示在C