中央处理器CPU教案.ppt

中央处理器CPU Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望控制單元(Control Unit，CU)指揮、控制及協調電腦內部各項工作的執行順序負責控制資料流向與指令流向的電路，它可以讀取並解譯指令，然後產生訊號控制算術邏輯單元、暫存器等CPU內部的元件來完成工作 製作方式硬體拉線控制硬體拉線控制(hardwired control)有限狀態機執行速度快指令數目改變所帶來的成本微程式控制微程式控制(microprogrammed control)微指令邏輯電路不需重設執行速度慢算術邏輯單元(ALU)算術邏輯單元算術邏輯單元（Arithmetic/Logic Unit，ALU）是負責算術運算與邏輯判斷的電路 機器指令有下列三種類型 資料傳送類型資料傳送類型 算術邏輯類型算術邏輯類型 控制類型控制類型機器循環週期(machine cycle)nCPU執行一個指令的過程稱之為機器循環週期 n依儲存於主記憶體的程式來執行執行順序依照指令在主記憶體的位置 CPU的設計架構(1/2)RISC(Reduced Instruction Set Computing，精簡指令集)代表為Sun SPARC系列、PowerPC系列(也就是麥金塔所使用的CPU)、IBM RS/6000特點提供的指令較為精簡執行時間短 完成的動作單純以硬體拉線控制來製作成本低,速度快伺服器通常以RISC架構CPU的設計架構(2/2)CISC(Complex Instruction Set Computing，複雜指令集)代表為Intel x86系列、Motorola 680 x0系列 特點提供豐富的指令執行時間較長 完成的動作較複雜CPU相關規格 工作頻率(內頻)也就是CPU的時鐘頻率，簡單地說也就是CPU的工作頻率主頻越高，CPU的速度也就越快了?不能完全用主頻來概括CPU的性能(CPU的內部結構也不盡相同)外頻系統匯流排的工作頻率倍頻指CPU外頻與主頻相差的倍數用公式表示就是：主頻=外頻倍頻記憶體匯流排速度（）CPU與二級(L2)高速緩存和記憶體之間的工作頻率等同於CPU的外頻匯流排寬度CPU 內用來傳送資料的路徑個數(8、16、32、64)字組大小CPU一次可以處理的最多資料位元數目(8位元、16位元、32位元、64位元)增加工作量的方法工作量(Throughput)電腦在指定時間內完成的工作1.管線(pipelining)2.超純量處理器(Superscalar processor)3.平行處理(parallel processing)CPU的設計技術-管線(Pipeline)CPU的設計技術-超純量處理器 擁有多個相同元件以同時執行多個指令的處理器超純量處理器配合管線技術平行處理 一部電腦裡面有多個處理單元，每個處理單元都像是一個CPU，可以獨立執行工作