CrashCourseComputerScience07中央处理器CPU

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中央处理器 CPU

CPU 负责下发指令 instructions,会让 ALU 做计算,内存读写等。

指令表

为 CPU 支持的每个指令分配一个 ID,这个 ID 就是指令表的索引。
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构建 CPU

使用一个寄存器追踪程序运行位置,称作指令地址寄存器,一个当前指令的寄存器,称作指令寄存器

  1. 启动后首先进入取指令阶段 FETCH PHASE,初始阶段所有寄存器的值为 0,指令地址寄存器连接 RAM 返回地址 0 的值,写入指令寄存器。
  2. 接着进入解码阶段 DECODE PHASE,一个八位的指令前四位是操作码,通过指令表查询到对应的操作,后四位是操作数。
  3. 然后进入执行阶段 EXECUTE PHASE,将操作执行到操作数对应的内存地址上,并将结果写入寄存器 A,最后将指令地址寄存器的值 +1。
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执行控制

每个循环都由上述的取指令、解码和执行阶段构成,计算机中控制单元会利用时钟信号推进 CPU 的内部操作,CPU 完成一个循环的速度叫做时钟速度,这个速度不能无限小,因为电流完成工作是需要时间的。这个值的单位是 HZ,第一个芯片 CPU 1971 年英特尔发布的 4004 时钟速度是 740KHZ,现在的 CPU 时钟速度达到 3.5GHZ 以上。

超频是指修改时钟速度,以加快 CPU 速度,制造商往往会设置相对保守的频率,但过高的频率会出现过热问题,进而产生乱码。
降频是一个相对的概念,在没有必要全速运行的时候,用较低的频率完成程序可以节省能耗。例如笔记本和手机往往需要降频技术。
现代计算设备往往具备动态调整频率的能力。

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