中央處理器工作過程

　　中央處理器是一塊超大規模的積體電路，是一臺計算機的運算核心和控制核心，那麼你對中央處理器瞭解多少呢?以下是由小編整理關於什麼是中央處理器的內容，希望大家喜歡!

　　中央處理器的物理結構

　　CPU包括運算邏輯部件、暫存器部件和控制部件等。

　　邏輯部件

　　英文Logic components;運算邏輯部件。可以執行定點或浮點算術運算操作、移位操作以及邏輯操作，也可執行地址運算和轉換。

　　暫存器

　　暫存器部件，包括暫存器、專用暫存器和控制暫存器。 通用暫存器又可分定點數和浮點數兩類，它們用來儲存指令執行過程中臨時存放的暫存器運算元和中間***或最終***的操作結果。 通用暫存器是中央處理器的重要部件之一。

　　控制部件

　　英文Control unit;控制部件，主要是負責對指令譯碼，並且發出為完成每條指令所要執行的各個操作的控制訊號。

　　其結構有兩種：一種是以微儲存為核心的微程式控制方式;一種是以邏輯硬佈線結構為主的控制方式。

　　微儲存中保持微碼，每一個微碼對應於一個最基本的微操作，又稱微指令;各條指令是由不同序列的微碼組成，這種微碼序列構成微程式。中央處理器在對指令譯碼以後，即發出一定時序的控制訊號，按給定序列的順序以微週期為節拍執行由這些微碼確定的若干個微操作，即可完成某條指令的執行。

　　簡單指令是由***3～5***個微操作組成，複雜指令則要由幾十個微操作甚至幾百個微操作組成。

　　中央處理器的主要功能

　　處理指令

　　英文Processing instructions;這是指控制程式中指令的執行順序。程式中的各指令之間是有嚴格順序的，必須嚴格按程式規定的順序執行，才能保證計算機系統工作的正確性。

　　執行操作

　　英文Perform an action;一條指令的功能往往是由計算機中的部件執行一系列的操作來實現的。CPU要根據指令的功能，產生相應的操作控制訊號，發給相應的部件，從而控制這些部件按指令的要求進行動作。

　　控制時間

　　英文Control time;時間控制就是對各種操作實施時間上的定時。在一條指令的執行過程中，在什麼時間做什麼操作均應受到嚴格的控制。只有這樣，計算機才能有條不紊地工作。

　　處理資料

　　即對資料進行算術運算和邏輯運算，或進行其他的資訊處理。

　　其功能主要是解釋計算機指令以及處理計算機軟體中的資料， 並執行指令。在微型計算機中又稱微處理器，計算機的所有操作都受CPU控制，CPU的效能指標直接決定了微機系統的效能指標。CPU具有以下4個方面的基本功能：資料通訊，資源共享，分散式處理，提供系統可靠性。運作原理可基本分為四個階段：提取***Fetch***、解碼***Decode***、執行***Execute***和寫回***Writeback***。

　　中央處理器的工作過程

　　CPU從儲存器或高速緩衝儲存器中取出指令，放入指令暫存器，並對指令譯碼。它把指令分解成一系列的微操作，然後發出各種控制命令，執行微操作系列，從而完成一條指令的執行。指令是計算機規定執行操作的型別和運算元的基本命令。指令是由一個位元組或者多個位元組組成，其中包括操作碼欄位、一個或多個有關運算元地址的欄位以及一些表徵機器狀態的狀態字以及特徵碼。有的指令中也直接包含運算元本身。

　　提取

　　第一階段，提取，從儲存器或高速緩衝儲存器中檢索指令***為數值或一系列數值***。由程式計數器***Program Counter***指定儲存器的位置。***程式計數器儲存供識別程式位置的數值。換言之，程式計數器記錄了CPU在程式裡的蹤跡。***

　　解碼

　　CPU根據儲存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段。根據CPU的指令集架構***ISA***定義將數值解譯為指令。一部分的指令數值為運算碼***Opcode***，其指示要進行哪些運算。其它的數值通常供給指令必要的資訊，諸如一個加法***Addition***運算的運算目標。

　　執行

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

　　例如，要求一個加法運算，算術邏輯單元***ALU，Arithmetic Logic Unit***將會連線到一組輸入和一組輸出。輸入提供了要相加的數值，而輸出將含有總和的結果。ALU內含電路系統，易於輸出端完成簡單的普通運算和邏輯運算***比如加法和位元運算***。如果加法運算產生一個對該CPU處理而言過大的結果，在標誌暫存器裡可能會設定運算溢位***Arithmetic Overflow***標誌。

　　寫回

　　最終階段，寫回，以一定格式將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。在其它案例中，運算結果可能寫進速度較慢，但容量較大且較便宜的主記憶體中。某些型別的指令會操作程式計數器，而不直接產生結果。這些一般稱作“跳轉”***Jumps***，並在程式中帶來迴圈行為、條件性執行***透過條件跳轉***和函式。許多指令會改變標誌暫存器的狀態位元。這些標誌可用來影響程式行為，緣由於它們時常顯出各種運算結果。例如，以一個“比較”指令判斷兩個值大小，根據比較結果在標誌暫存器上設定一個數值。這個標誌可藉由隨後跳轉指令來決定程式動向。在執行指令並寫回結果之後，程式計數器值會遞增，反覆整個過程，下一個指令週期正常的提取下一個順序指令。