CPU的工作原理是什么?

论坛 期权论坛 脚本     
已经匿名di用户   2021-11-29 16:42   3600   0

cpu基本运作原理

1.加法器。这玩意是cpu最核心的部件,基本所有的核心运算都是靠这玩意,当然后续又衍生出"乘法器"之类的运算部件,这玩意学过"数电"就好理解,就是一电路单元,淘宝有卖,几毛钱。就这玩意就能实现最原始的1+1之类的运算了。

2.程序计数器。为一累加器,记录程序当前执行位置,执行一步程序后加1,即指向下一步程序(程序在内存内,即该计数器记录的数为内存中该程序的当前位置)。

3.时序,cpu运算的动力来源。"晶振"(淘宝上几毛钱有卖)在供电下能产生脉冲信号,简单理解就是能数数,使"程序计数器"像秒表一样"1->2->3...",程序就能一条条被执行了。

4.程序。如果要理解cpu运作原理,得玩玩"汇编",这玩意接近机器语言,每条指令都是操作cpu内对应硬件,比如运算2+3,汇编大概是这样的,1>寄存器1(寄存器可以存一个数,淘宝可买)设为2,2>寄存器2设置为3,3>加法器运算后结果存在寄存器3(此处寄存器1、2是接在加法器的输入端的,寄存器3是接在其输出端的,脑补吧,嘿嘿)。

5.加减乘除衍生一切功能,图像、声音、xxx。显示器一般都带显卡,显卡本质也是cpu(显卡一般带显存,显存本质就是内存,专用而已),只是专门用于图像处理及驱动显示器,有别于通用运算型cpu。显示器本质是一排点阵,在"晶振"的时序驱动下每次扫描一个点,根据电压显示不同亮度,快速扫描下给我们的错觉是一起亮的。显存内存放了屏幕上每个点的亮度值,显卡扫描不断扫描这些值,就会呈现出画面,cpu不断修改显存,画面就会动起来。显卡从cpu剥离出来主要是出于运算效率考虑,图像处理本身存在自己的运算特点,数据量、并行处理较重。

6.电路。加法器、程序计数器等cpu零件本质是"数字电路",其运算特点是可以做"数字运算",比如1+1。但其底层是基于"模拟电路",灵魂原件是三极管,比如数字电路级的1在模拟电路级是3.6V电压(实际是一电压区间),0对应0.2V电压。不多讲了,能懂的早懂了。

7.指令集,存储在cpu内部的小程序。传统pc机大多基于x86架构(8086、80386、80486、奔腾、酷睿...),手机基本都是基于arm,不用x86主要是因为x86使用的"复杂指令集"功能太牛逼,但是太耗电,自然又易发热,而arm基于"精简指令集",360度大瘦身,但是运算力稍差,所以现在8核手机都不见得跑得赢x86双核。

8.MCU(微处理单元)。cpu只是mcu的一个分支,还有单片机(单块芯片集成cpu+内存+io)、dsp(硬件级多线程处理大数据量超牛逼,同等频率下数据处理量是cpu好几倍,比如相机芯片)等等。

解释的较糙,大概是这么个意思。cpu本质会比这个复杂得多,各种流水线、哈佛结构、多核多线程、浮点运算单元。有些cpu硬件是开源的,比如8086,不过几千个三极管看起来挺头疼的,当然也有一些cpu模块级架构图。
另外可以了解一些VHDL(用代码写电路,程序不是存在内存里,而是直接修改电路,完全不是一个效率水准)、FPGA(可编程电路板,cpu都能定制)。

转载于:https://my.oschina.net/u/3626804/blog/1821625

分享到 :
0 人收藏
您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

本版积分规则

积分:81
帖子:4969
精华:0
期权论坛 期权论坛
发布
内容

下载期权论坛手机APP