Ⅰ Dev c++怎麼編寫cpu0組譯器
1.在程序前面加一行代碼
#pragma comment(linker,"/dll")
意思是告訴連接器 輸出的是dll格式。這個好處是不用手動去修改工程屬性。
2.或者vc編譯器
新建工程,選擇dll工程,然後將你的示範cpp替換他原先的cpp。這樣vc會自動設置連接器屬性,其中包括輸出dll
3.或者手動去修改工程屬性,找到輸出格式那裡,將exe換成dll
建議:用第一個方法吧,看著專業點,用起來也簡單。 其中dll編程不是光輸出一個dll格式的東西就算完了,因為你用的示範代碼,所以不會存在額外問題了。如果你要自己寫,還要注意下mian函數入口的名稱,以及導入導出函數的格式寫法。孫鑫視頻確實有章講的這方面,挺清晰。一般 windos編程教程書也會寫dll編程部分,樓主要是想深究可以去查閱下。
Ⅱ cpu唯一能夠執行的程序是用什麼編寫的
那必須用二進制機器碼來編程,也就是純0和1。最早的計算機程序就是用機器碼編寫的。
Ⅲ 新手一個編寫一個歐姆龍cqm1h-cpu11控制轉盤的程序如何下手
確定功能要求後,再計劃輸入的按鈕、行程開關、編碼器等,以及輸出電磁閥、中繼、接觸器、變頻器。
然後安排各輸入輸出點對應關系。
再根據所要求的功能及元件開始編程序。
Ⅳ 如何用C語言編寫探測cpu的程序
參考下面的文章:
利用利用CPUID 匯編指令(機器碼:0FH A2H, 如果你的編譯器不支持CPUID 指令,只有emit 機器碼了), 該指令可以被如下CPU識別:
Intel 486 以上的CPU,
Cyrix M1 以上的CPU,
AMD Am486 以上的CPU
(1) 取CPU OEM 字元串, 判斷CPU 廠商
先讓EAX=0, 再調用CPUID
Inel的CPU將返回:
EBX:756E6547H 'Genu'
EDX:49656E69H 'ineI'
ECX:6C65746EH 'ntel'
EBX,EDX,ECX 將連成"GenuineIntel", 真正的Intel。
Cyrix 的CPU 將返回:
EBX:43797269H
EDX:78496E73H
ECX:74656164H
"CyrixInstead","Cyrix 來代替"。
AMD 的CPU 將返回:
EBX:41757468H
EDX:656E7469H
ECX:63414D44H
"AuthenticAMD", 可信的AMD。
在Windows98中,用右鍵單擊"我的電腦",選擇" 屬性- 常規"在計算機描述 處就可看見CPU OEM 字元串。
(2)CPU 到底是幾86, 是否支持MMX
先讓EAX=1,再調用CPUID
EAX的8到11位就表明是幾86
3 - 386
4 - i486
5 - Pentium
6 - Pentium Pro Pentium II
2 - Dual Processors
EDX 的第0位:有無FPU
EDX的第23位:CPU是否支持IA MMX,很重要啊 !如果你想用那57條新增的指 令,先檢查這一位吧,否則就等著看Windows 的"該程序執行了非法指令,將被關 閉" 吧。
(3) 專門檢測是否P6架構
先讓EAX=1,再調用CPUID
如果AL=1,就是Pentium Pro 或Pentium II
(4) 專門檢測AMD的CPU信息
先讓EAX=80000001H,再調用CPUID
如果EAX=51H, 是AMD K5
如 果EAX=66H, 是K6
EDX第0 位: 是否有FPU( 多餘的 !誰用過沒FPU的K5,K6?)
EDX 第23 位,CPU是否支持MMX,
程序如下:
//------CPUID Instruction Demo Program------------
#include
#include
#pragma hdrstop
//------------------------------------------------
#pragma inline
#pragma argsused
int main(int argc, char **argv)
{
char OEMString[13];
int iEAXValue,iEBXValue,iECXValue,iEDXValue;
_asm {
mov eax,0
cpuid
mov DWORD PTR OEMString,ebx
mov DWORD PTR OEMString+4,edx
mov DWORD PTR OEMString+8,ecx
mov BYTE PTR OEMString+12,0
}
cout< < "This CPU 's OEM String is:"< < OEMString< < endl;
_asm {
mov eax,1
cpuid
mov iEAXValue,eax
mov iEBXValue,ebx
mov iECXValue,ecx
mov iEDXValue,edx
}
if(iEDXValue&0x800000)
cout < < "This is MMX CPU"< < endl;
else
cout < < "None MMX Support."< < endl;
int iCPUFamily=(0xf00 & iEAXValue) > >8;
cout < < "CPU Family is:"< < iCPUFamily< < endl;
_asm{
mov eax,2
CPUID
}
if(_AL==1)
cout < < "Pentium Pro or Pentium II Found";
getch();
return 0;
}
最後,最好學會自己去搜索你需要的信息,
我上面的答案也是搜索來的。
關鍵字「C語言 CPU 信息」
Ⅳ 編寫8086/8088 CPU 匯編程序 已知buffer單元開始存放一組無符號位元組數據,數據長度
DATASEG SEGMENT ;定義數據段
BUFFER DB 64DUP(?)
DATASEG ENDS
CODE SEGMENT ;代碼段
ASSUME CS: CODE, DS: DATASEG
START: MOV AX,DATASEG
MOV DS, AX
MOV CX, 64
MOV BX,BUFFER
LL: MOV DX,0020H
LLA: IN AL, DX ;查詢狀態位 設備忙 則等待繼續查詢
TEST AL,10000000B
JNZ LLA
MOV AL,[BX] ;向外設輸出一個位元組的數據
MOV DX, 0008H
OUT DX, AL
INC BX ;修改指針
LOOP LL ;循環計數器減1,不等於零,繼續循環
CODE ENDS
END
Ⅵ 簡述CPU執行一條指令的過程
幾乎所有的馮·諾伊曼型計算機的CPU,其工作都可以分為5個階段:取指令、指令解碼、執行指令、訪存取數、結果寫回。
1.取指令階段
取指令(InstructionFetch,IF)階段是將一條指令從主存中取到指令寄存器的過程。
程序計數器PC中的數值,用來指示當前指令在主存中的位置。當一條指令被取出後,PC中的數值將根據指令字長度而自動遞增:若為單字長指令,則(PC)+1àPC;若為雙字長指令,則(PC)+2àPC,依此類推。
2.指令解碼階段
取出指令後,計算機立即進入指令解碼(InstructionDecode,ID)階段。
在指令解碼階段,指令解碼器按照預定的指令格式,對取回的指令進行拆分和解釋,識別區分出不同的指令類別以及各種獲取操作數的方法。
在組合邏輯控制的計算機中,指令解碼器對不同的指令操作碼產生不同的控制電位,以形成不同的微操作序列;在微程序控制的計算機中,指令解碼器用指令操作碼來找到執行該指令的微程序的入口,並從此入口開始執行。
3.執行指令階段
在取指令和指令解碼階段之後,接著進入執行指令(Execute,EX)階段。
此階段的任務是完成指令所規定的各種操作,具體實現指令的功能。為此,CPU的不同部分被連接起來,以執行所需的操作。
4.訪存取數階段
根據指令需要,有可能要訪問主存,讀取操作數,這樣就進入了訪存取數(Memory,MEM)階段。
此階段的任務是:根據指令地址碼,得到操作數在主存中的地址,並從主存中讀取該操作數用於運算。
5.結果寫回階段
作為最後一個階段,結果寫回(WriteBack,WB)階段把執行指令階段的運行結果數據「寫回」到某種存儲形式:
結果數據經常被寫到CPU的內部寄存器中,以便被後續的指令快速地存取;
在有些情況下,結果數據也可被寫入相對較慢、但較廉價且容量較大的主存。許多指令還會改變程序狀態字寄存器中標志位的狀態,這些標志位標識著不同的操作結果,可被用來影響程序的動作。
在指令執行完畢、結果數據寫回之後,若無意外事件(如結果溢出等)發生,計算機就接著從程序計數器PC中取得下一條指令地址,開始新一輪的循環,下一個指令周期將順序取出下一條指令。
(6)cpu程序編寫擴展閱讀:
指令的執行過程例子:
開機時,程序計算器PC變為0000H。然後單片機在時序電路作用下自動進入執行程序過程。執行過程實際上就是取出指令(取出存儲器中事先存放的指令階段)和執行指令(分析和執行指令)的循環過程。
例如執行指令:MOVA,#0E0H,其機器碼為「74HE0H」,該指令的功能是把操作數E0H送入累加器。
0000H單元中已存放74H,0001H單元中已存放E0H。當單片機開始運行時,首先是進入取指階段,其次序是:
1.程序計數器的內容(這時是0000H)送到地址寄存器;
2.程序計數器的內容自動加1(變為0001H);
3.地址寄存器的內容(0000H)通過內部地址匯流排送到存儲器,以存儲器中地址解碼電跟,使地址為0000H的單元被選中;
4.CPU使讀控制線有效;
5.在讀命令控制下被選中存儲器單元的內容(此時應為74H)送到內部數據匯流排上,因為是取指階段,所以該內容通過數據匯流排被送到指令寄存器。至此,取指階段完成,進入解碼分析和執行指令階段。
由於本次進入指令寄存器中的內容是74H(操作碼),以解碼器解碼後單片機就會知道該指令是要將一個數送到A累加器,而該數是在這個代碼的下一個存儲單元。
所以,執行該指令還必須把數據(E0H)從存儲器中取出送到CPU,即還要在存儲器中取第二個位元組。其過程與取指階段很相似,只是此時PC已為0001H。指令解碼器結合時序部件,產生74H操作碼的微操作系列,使數字E0H從0001H單元取出。
因為指令是要求把取得的數送到A累加器,所以取出的數字經內部數據匯流排進入A累加器,而不是進入指令寄存器。至此,一條指令的執行完畢。單片機中PC="0002H",PC在CPU每次向存儲器取指或取數時自動加1,單片機又進入下一取指階段。
這一過程一直重復下去,直至收到暫停指令或循環等待指令暫停。CPU就是這樣一條一條地執行指令,完成所有規定。
Ⅶ CPU基礎知識大全詳解
CPU基礎 知識大全 詳解有哪些? CPU在電腦中是最核心關鍵的硬體之一,相當於人的大腦,決定了電腦運算能力,因此CPU的選擇至關重要。下面就讓我帶你去看看CPU基礎知識大全詳解,希望對你有所幫助吧!
程序員必須了解的CPU知識 - 科普篇
1導讀
對於一名程序員來說,無論你使用的是什麼語言,代碼最終都會交給CPU來執行。所以了解CPU相關的知識一方面屬於程序員的內功,另一方面也可以幫助你在日常編寫代碼時寫出更加高效的代碼
本文不打算對CPU進行深入探究,相反是以簡單的語言來幫助大家了解CPU的工作原理以及不得不提到的CPU緩存相關知識,其中晦澀的內容我會通過配圖來幫助大家理解,最後會以幾個例子來幫助大家更直觀的感受到CPU緩存帶來的性能影響
2CPU基礎知識
CPU即Central Processing Unit(中央處理器),是我們的代碼打交道最多的硬體之一,要想讓一個CPU工作,就必須給它提供指令和數據,而這里的指令和數據一般就放在我們的內存當中。其中指令就是由我們平常編寫的代碼翻譯而來,數據也是我們代碼中需要用到的數據(例如一個int值、一串字元串等等)
以C語言為例,從我們開始編寫到運行的生命周期可以粗略的用下圖表示:
大致分為以下幾個步驟
我們日常中使用編輯器或者IDE敲入代碼
代碼編寫完成後使用編譯和鏈接工具生成可以被執行的程序,也就是機器語言(指令的集合)
當程序被運行時,整個程序(包括指令和數據)會被完整的載入到內存當中
CPU不停的向內存讀取該程序的指令執行直到程序結束
通過上述第4步我們知道,CPU自身是沒有保存我們的程序的,需要不停的向內存讀取
那麼有個問題是CPU是如何向內存讀取的呢?
這里其實存在一個「匯流排」的概念,即CPU會通過地址匯流排、控制匯流排、數據匯流排來與我們的內存進行交互。其中地址匯流排的作用是定址,即CPU告訴內存需要哪一個內存地址上的數據;控制匯流排的作用是對外部組件的控制,例如CPU希望從內存讀取數據則會在控制匯流排上發一個「讀信號」,如果希望往內存中寫一個數據則會發一個「寫信號」;而數據匯流排的作用顧名思義就是用來傳輸數據本身的了
例如CPU需要希望從內存中讀一條數據,那麼整個過程為:
到這里我們已經知道了CPU在執行我們程序的過程中會不斷的與內存交互,讀取需要的指令和數據或者寫入相關的數據。這個過程是非常非常快的,一般CPU與內存交互一次需要200個時鍾周期左右,而現代的處理器單個時鍾周期一般都短於1納秒(1秒 = 十億納秒)
但我們的前輩們仍然對這個速度不滿足,所以又對CPU設計了一套緩存系統來加速對內存中數據的讀取
3CPU緩存
現代CPU通常設計三級緩存(L1、L2、L3),其中L1、L2緩存是每個CPU核心獨享的,L3緩存是所有CPU核心共享的,而L1緩存又分為數據緩存和指令緩存
我們的數據就從內存先到L3緩存中,再到L2緩存中,再到L1緩存中,最後再到CPU寄存器中
按照大小來看,通常L1 < L2 < L3 < 內存 < 磁碟,如果你手邊有一台Linu__機器的話,可以通過下面的命令查看CPU各級緩存的大小
以我手上這台伺服器為例,L1指令緩存大小為32K、數據緩存大小為32K,L2緩存大小為1MB,L3緩存大小為35.75MB
按照速度來看,通常L1 > L2 > L3 > 內存 > 磁碟,以時鍾周期為計量單位
L1緩存:約 4 個CPU時鍾周期
L2緩存:約 10 個CPU時鍾周期
L3緩存:約 40 個CPU時鍾周期
內存:約 200 個CPU時鍾周期
也就意味著如果能命中緩存,我們程序的執行速度至少提升5倍左右,如果能命中L1緩存則提升50倍左右,這已經屬於相當大的性能提升了
有了緩存系統後,CPU就不必要每條指令或數據都讀一次了,可以一次性讀取若干條指令或數據然後放到緩存里供以後查詢,因為根據局部性原理,CPU訪問內存時,無論是讀取指令還是數據,所訪問的內存單元都趨於聚集在一個較小的連續區域中,所以一次性讀取一塊連續的內存有利於後續的緩存命中
現實中,CPU通常情況下每次的讀取內存時都會一次性讀取內存中連續的64個位元組,這個連續的64位元組術語就叫做Cache Line(緩存行),所以每一級CPU緩存就像下面這樣
如果你手邊有一台Linu__機器的話,可以通過下面的命令查看你的機器使用的CPU的Cache Line大小是多少
對於我的伺服器來說,L1緩存就有 32KB / 64B = 512 個Cache Line
到這里,我們已經知道了CPU緩存的工作原理和載入方式,這里實際上還遺留了兩個話題沒有講,一個是如何組織每一級的 Cache Line(例如 L1 的 512 個Cache Line)來提升訪問的命中率;另一個更加復雜一點,在現代CPU都是多核的場景下如何保證數據的一致性,因為每個核都有自己的L1和L2緩存,那麼如果核心1修改的時候只修改了緩存的數據而沒有修改內存中的數據,其他核心讀到的就是舊數據了,如何解決這一問題?
由於本篇 文章 只是期望對CPU知識進行一個科普,不希望對於小白來說一次性接觸大量的新內容,所以這兩個問題我准備在後面的另外兩篇再進行更細致的討論
4性能對比
下面以幾個實際的例子來加深大家對Cache Line如何影響程序性能的理解
示例一
我們假設有一個5000萬長度的int數組,接著把這個數組的其中一些元素乘以2,考慮下面這兩份代碼
直覺上代碼一比代碼二少循環了4倍,並且也少乘2了4倍,理論上代碼一比代碼二快4倍左右才合理
但在我的伺服器上運行的結果是代碼一平均花費90毫秒,代碼二平均花費93毫秒,性能幾乎是差不多的,讀者可以自行思考一下原因,再點擊下方空白處查看解析
點擊下方空白區域查看解析
▼
解析
這里最主要的原因還是Cache Line,雖然代碼一需要執行的指令確實比代碼二要少4倍,但由於CPU一次會把連續的64個位元組都讀入緩存,而讀寫緩存的速度又特別快(還記得嗎?L1的讀取速度只有約4個時鍾周期,是內存的50倍),以至於我們很難察覺到這4倍指令的差距
示例二
假設我們需要遍歷一個二維數組,考慮下面這兩種遍歷 方法 :
由於數組長度是一模一樣的,直覺上我們期望的是兩份代碼運行時間相差無幾。但在我的伺服器上代碼一運行需要23毫秒,代碼二運行需要51毫秒,讀者可以自行思考一下原因,再點擊下方空白處查看解析
點擊下方空白區域查看解析
▼
解析
這里最主要的原因依然是Cache Line,由於C語言中二維數組的內存是連續的,所以我們按行訪問的時候訪問的一直都是連續的內存,而Cache Line也是連續的64個位元組,所以按行訪問對Cache Line更友好,更容易命中緩存
而按列訪問的話每次訪問的內存不是連續的,每次的跨度都是256__sizeof(int)也就是1KB,更容易出現緩存Miss
示例三
假設我們有一個數組,我們希望計算所有大於100的元素的和,考慮下面兩份代碼
其中代碼一是隨機生成了個長度為1000W的數組,然後統計大於100的所有數字的和;代碼二也是隨機生成了個長度為1000W的數組,但是是先排完序,再統計大於100的所有數字的和。並且可以看到,兩份代碼都是只計算了統計sum的那段代碼的消耗時間,所以兩份代碼都不考慮隨機生成數組和排序花費的時間
理論上來講兩份代碼花費時間應當是相差無幾的,但實際上在我的機器上跑出來第一份代碼輸出的是46毫秒,第二份代碼輸出的是23毫秒
讀者可以自行思考一下原因,再點擊下方空白處查看解析,提示:第二份代碼中在統計sum之前數組是有序的
電腦CPU如何選購? 台式機 CPU知識掃盲和選購建議
CPU有幾個重要的參數:架構、主頻、核心、線程、緩存、介面。
架構:
有句老話叫「拋開架構看核心主頻都是耍流氓」,那什麼是架構?假如我們把架構想像成交通工具,那麼老的架構就是火車,而新的架構就是高鐵,所以架構的提升直接影響CPU的性能。這也就是為什麼老式的CPU雖然也有超高的主頻但性能還是被現在的i3碾壓的原因了。
電腦CPU如何選購?台式機CPU知識掃盲和選購建議
主頻:
我們常在CPU的信息里看到 某某CPU主頻3.6GHz,這里的主頻其實是CPU內核工作的時鍾頻率,並不直接等於CPU的運算速度,但是高的主頻對於CPU的運算速度卻至關重要。
核心:
核心又稱內核,是CPU用來完成所有計算、接受/存儲命令、處理數據等任務的裝置。我們可以簡單的把核心理解為人的手,單核就是一隻手、雙核就是兩只手、四核就是四隻手。
核心數並不是越多越好的,要看使用場景,比如在打字的時候,兩只手就比一隻手效率高,但是在操作滑鼠的時候,使用兩只手只會起到適得其反的效果。至於什麼場景需要使用多少核心的CPU在下面會講到。
電腦CPU如何選購?台式機CPU知識掃盲和選購建議
線程:
我們通常會看到「四核四線程」 和「四核八線程」這兩種說法,我們可以簡單的把工廠里的流水線比作線程,把工人比作核心,早先由於工人工作技能不高,一個工人只能處理一條流水線的任務,我們可以把這個稱為單核單線程,但是後來工人技術熟練了,覺得操作一條流水線很無聊,不能體現自己的價值,於是就給又分配一條流水線,讓這個工人同時處理兩條流水線的任務,我們可以把這個稱為「單核雙線程」。
緩存:
緩存也是CPU里的一項非常重要的參數,由於CPU的運算速度比內存條的讀寫速度要快很多,這會讓CPU花費很長的時間等待數據的到來或是把數據寫入內存條,這個時候CPU內的高速緩存可以作為臨時的存儲介質來緩解CPU的運算速度與內存讀寫速度不匹配的矛盾,所以緩存越大越好。
電腦CPU如何選購?台式機CPU知識掃盲和選購建議
介面:
CPU需要通過介面安裝在主板上才能工作,而目前CPU的介面都是針腳式介面,AMD和英特爾的CPU在介面上就有很大的差別,所以需要使用適配介面的主板才能正常工作。目前英特爾主流的介面類型為LGA-1151介面(6、7、8代i3 i5 i7都是這種介面);AMD平台主流的介面類型有AM4介面(銳龍系列)和FM2+介面(速龍系列、APU系列)。
PS:英特爾最新的酷睿8代CPU雖然也是LGA-1151介面,但不適配老式的LGA-1151介面主板的平台,需要另購主板
說完了這些重要的參數,相信你也對CPU有了一個大概的了解,我們再談談不同場景對CPU的選擇。
計算機系統基礎:CPU相關知識筆記
1、什麼是CPU
計算機的基本硬體系統由運算器、控制器、存儲器、輸入設備、輸出設備5大部件組成。
運算器和控制器等部件被集成在一起稱為中央處理單元(Central Processing Unit,CPU).CPU
是硬體系統的核心。
2、CPU的用途
CPU主要負責獲取程序指令、對指令進行解碼並加以執行。
CPU的功能如下:
3、CPU的組成
CPU主要由運算器、控制器、寄存器和內部匯流排等部件組成。
3.1 運算器
運算器包括算術邏輯單元(ALU)、累加器、緩沖寄存器、狀態條件寄存器等。它的主要工作是完成所規定的的各種算術和邏輯運算。
算術邏輯單元(ALU):ALU的重要組成部件,負責處理數據,實現算術和邏輯運算。
累加器(AC):當執行算術或邏輯運算時,為ALU提供一個工作區。
數據緩沖器(DR):作為CPU和內存、外部設備之間數據傳送的中轉站、操作速度的緩沖;
在單累加器結構的運算器中,DR還可以作為操作數寄存器。
狀態寄存器(PSW):保存算術指令和邏輯指令運行或測試的結果建立的的各種條件碼內容,分為狀態標志和控制標志。
3.2 控制器
用於控制這個CPU的工作,不僅要保證程序的正確執行,還要能處理異常事件。
控制器主要包括指令控制邏輯、時序控制邏輯、匯流排控制邏輯、中斷控制邏輯。
3.2.1 指令控制
指令寄存器(IR):當執行一條指令時,需要先把它從內存存儲器取到緩沖寄存器中,再送入IR中暫存,指令解碼器會根據IR的內容產生各種微操作命令,控制其他部件協調工作,完成指令的功能。
程序計數器(PC):PC具有寄存和計數兩種功能。又稱為指令計數器。
地址寄存器(AR):用來保存當前CPU所訪問的內存單元地址。
指令解碼器(ID):包含指令操作碼和地址碼兩部分,為了能執行任何給定的指令必須對操作碼進行分析,以便識別要進行的操作。
3.2.2 時序控制
時序控制要為每條指令按時間順序提供應有的控制信號。
3.2.3 匯流排控制
為多個功能部件提供服務的信息通路的控制電路。
3.2.4 中斷控制
用於控制各種中斷請求,並根據優先順序排隊,逐個交給CPU處理。
3.3 寄存器組
分為專用寄存器、通用寄存器。運算器和控制器中的寄存器是專用寄存器,作用是固定的。
通用寄存器用途廣泛由程序員規定其用途。
4、什麼是多核CPU
內核:CPU的核心稱為內核,是CPU的最重要組成部分。CPU的所有計算、接收/存儲命令、處理數據都是由核心執行。
多核:在一個單晶元上集成兩個或者更多個處理器內核,並且每個內核都有自己的邏輯單元、控制單元、中端處理器、運算單元、一級Cache、二級Cache共享或獨有。
多核CPU優點:可滿足用戶同時進行多任務處理等要求。
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Ⅷ 用什麼編寫的程序cpu可直接運行
用機器語言編寫的程序cpu可直接運行。根據查詢相關資料信息顯示,機器語言是機器能直接識別的程序語言或指令代碼,無需經過翻譯,每一操作碼在計算機內部都有相應的電路來完成,指不經翻譯即可為機器直接理解和接受的程序語言或指令代碼。
Ⅸ 描述計算機CPU執行程序過程
CPU的工作流程
由晶體管組成的CPU是作為處理數據和執行程序的核心,其英文全稱是:Central Processing Unit,即中央處理器。首先,CPU的內部結構可以分為控制單元,邏輯運算單元和存儲單元(包括內部匯流排及緩沖器)三大部分。CPU的工作原理就像一個工廠對產品的加工過程:進入工廠的原料(程序指令),經過物資分配部門(控制單元)的調度分配,被送往生產線(邏輯運算單元),生產出成品(處理後的數據)後,再存儲在倉庫(存儲單元)中,最後等著拿到市場上去賣(交由應用程序使用)。在這個過程中,我們注意到從控制單元開始,CPU就開始了正式的工作,中間的過程是通過邏輯運算單元來進行運算處理,交到存儲單元代表工作的結束。
數據與指令在CPU中的運行
剛才已經為大家介紹了CPU的部件及基本原理情況,現在,我們來看看數據是怎樣在CPU中運行的。我們知道,數據從輸入設備流經內存,等待CPU的處理,這些將要處理的信息是按位元組存儲的,也就是以8位二進制數或8比特為1個單元存儲,這些信息可以是數據或指令。數據可以是二進製表示的字元、數字或顏色等等。而指令告訴CPU對數據執行哪些操作,比如完成加法、減法或移位運算。
我們假設在內存中的數據是最簡單的原始數據。首先,指令指針(Instruction Pointer)會通知CPU,將要執行的指令放置在內存中的存儲位置。因為內存中的每個存儲單元都有編號(稱為地址),可以根據這些地址把數據取出,通過地址匯流排送到控制單元中,指令解碼器從指令寄存器IR中拿來指令,翻譯成CPU可以執行的形式,然後決定完成該指令需要哪些必要的操作,它將告訴算術邏輯單元(ALU)什麼時候計算,告訴指令讀取器什麼時候獲取數值,告訴指令解碼器什麼時候翻譯指令等等。
假如數據被送往算術邏輯單元,數據將會執行指令中規定的算術運算和其他各種運算。當數據處理完畢後,將回到寄存器中,通過不同的指令將數據繼續運行或者通過DB匯流排送到數據緩存器中。
基本上,CPU就是這樣去執行讀出數據、處理數據和往內存寫數據3項基本工作。但在通常情況下,一條指令可以包含按明確順序執行的許多操作,CPU的工作就是執行這些指令,完成一條指令後,CPU的控制單元又將告訴指令讀取器從內存中讀取下一條指令來執行。這個過程不斷快速地重復,快速地執行一條又一條指令,產生你在顯示器上所看到的結果。我們很容易想到,在處理這么多指令和數據的同時,由於數據轉移時差和CPU處理時差,肯定會出現混亂處理的情況。為了保證每個操作準時發生,CPU需要一個時鍾,時鍾控制著CPU所執行的每一個動作。時鍾就像一個節拍器,它不停地發出脈沖,決定CPU的步調和處理時間,這就是我們所熟悉的CPU的標稱速度,也稱為主頻。主頻數值越高,表明CPU的工作速度越快。