本篇博文介绍了计算机系统硬件基本组成,中央处理单元CPU,本内容只是大概了解并没有深究。
1、计算机系统硬件基本组成
计算机系统是由软件和硬件组成的,他们协同工作来运行程序。这里介绍下硬件的基本组成:
硬件
组成:运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备
- 运算器和控制器等部件被集成在一起称为中央处理单元(CPU),CPU是硬件系统的核心。
- 存储器是计算机系统中的记忆设备,分为内部存储和外部存储,前者速度高,容量小,后者容量大,速度慢。
- 输入设备和输出设备合称为外部设备。
2、中央处理单元
中央处理单元(CPU)是计算机系统的核心部件,它负责获取程序指令、对指令进行译码并加以执行。
功能
- 程序控制:CPU通过指令来控制程序的执行顺序,这是CPU的基础功能;
- 操作控制:一条指令功能的实现需要若干操作信号来配合完成,CPU产生每条指令的操作信号并将操作信号送往对应的部件,控制相应的部件按指令的功能要求进行操作;
- 时间控制:CPU对各种操作进行时间上的控制,即指令执行过程中操作信号的出现时间,持续时间及出现的时间顺序都要进行严格控制;
- 数据处理:CPU通过对数据进行算术运算及逻辑运算等方式进行加工处理,数据加工处理的结果被人们利用,所以,对数据的加工处理也是CPU最根本的任务;
- 响应中断:对系统内部和外部的中断(异常)做出响应,进行相应的处理。
CPU的组成
CPU主要由运算器、控制器、寄存器组合内部总线等部件组成。如下图所示:
1>运算器:
运算器是数据加工处理部件,用于完成计算机的各种算术和逻辑运算,运算器所进行的全部操作都是控制器发出的控制信号来指挥的,所以它是执行部件。
功能
- 执行所有的算术运算
- 执行所有的逻辑运算并进行逻辑测试
组成
- 算术逻辑单元(ALU):负责处理数据,实现对数据的算术运算和逻辑运算;
- 累加寄存器(AC):为ALU提供一个工作区;
- 数据缓冲寄存器(DA):CPU和内存、外部设备之间的数据传送中转站;
- 状态条件寄存器(PSW):保存由算术指令和逻辑指令运行或测试的结果建立的各种条件码内容,主要分为状态标志和控制标志。
2>控制器:
运算器只能完成运算,而控制器用于控制整个CPU的工作,它决定了计算机运行过程中的自动化。
组成
指令控制逻辑:完成取指令、分析指令和执行指令的操作
时序控制逻辑:为每条指令按时间顺序提供应有的控制信号
总线控制逻辑:为多个功能部件服务的信息通路的控制电路
中断控制逻辑:控制各种中断请求,并根据优先级的高低对中断请求进行排队,逐个交给CPU处理。
3>寄存器组
寄存器组可分为专用寄存器和通用寄存器。运算器和控制器中的寄存器是专用寄存器,其作用是固定的。通用寄存器用途广泛并可由程序员规定其用途,其数目因处理器不同有所差异。
3、多核CPU
核心又称为内核,是CPU最重要的组成部分。多核COU最大的优点(也是开发的最主要的目的)是可满足用户同时进行多任务处理的要求。