CPU|CPU主要功能和工作过程存储器

文章图片

一、CPU主要功能
1、处理指令:是指控制程序中指令的执行顺序。程序中的各指令之间是有严格顺序的，必须严格按程序规定的顺序执行，才能保证电脑系统工作的正确性。
2、执行操作:一条指令的功能往往是由电脑中的部件执行一系列的操作来实现的。 CPU要根据格令的功能，产生相应的操作控制信号，发给相应的部件，从而控制这些部件按指令的要求进行处理。
3、控制时间:是指对各种操作实施时间上的定时。在一条指令的执行过程中，在什么时间做什么操作应受到严格的控制。只有这样，电脑才能有条不紊地工作。
4、处理数据:即对数据进行算术运算和逻辑运算，或进行其他的信息处理。其功能主要是解释计算机指令以及处理电脑软件中的数据，并执行指令。在微型计算机中又称微处理器，电脑的有操作都受CPU控制， CPU的性能指标直接决定了微机系统的性能指标。 CPU具有4个方面基本功能:数据通信、资源共享、分布式处理、提供系统可靠性。

二、工作过程
CPU从存储器或高速缓冲存储器中取出指令，放入指令寄存器，并对指令译码，把指令分解成一系列的微操作，然后发出各种控制命令，执行微操作系列，从而完成一条指令的执行。指令是电脑规定执行操作的类型和操作数的基本命令，由一个字节或者多个字节组成，其中包括操作码字段、一个或多个有关操作数地址的字段以及一些表征机器状态的状态字以及特征码。有的指令中也直接包含操作数本身。
1、提取:从存储器或高速缓冲存储器中检索指令(为数值或一系列数值) 。由程序计数器
(Program Counter)指定存储器的位置。程序计数器保存供识别程序位置的数值。换言之，程序计数器记录了CPU在程序里的踪迹。
2、解码:CPU根据存储器提取到的指令来决定其执行行为。在解码阶段，指令被拆解为有意义片段。根据CPU的指令集架构(ISA)定义将数值解译为指令。一部分的指令数值为运算码(Opcode) ，其指示要进行哪些运算。其他的数值通常供给指令必要的信息，诸如一个加法(Addition)运算的运算目标。

3、执行:在提取和解码阶段之后，紧接着进入执行阶段。该阶段中，连接到各种能够进行所需运算的CPU部件。例如，要进行一个加法运算，算术逻辑单元(ALU ， Arithmetic Logic Unit)将会连接到一组输入和一组输出。输入提供了要相加的数值，而输出将含有总和的结果。 ALU内含电路系统，易于输出端完成简单的普通运算和逻辑运算(比如加法和位元运算) 。如果加法运算产生一个对该CPU处理而言过大的结果，在标志暂存器里可能会设置运算溢出(Arithmetic Overflow)标志。
4、写回:写回是以一定格式将执行阶段的结果简单地写回。运算结果经常被写进CPU内部的暂存器，以供随后指令快速存取。某些类型的指令会操作程序计数器，而不直接产生结果。这些一般称作“跳转”(Jumps) ，并在程式中带来循环行为、条件性执行(透过条件跳转)和函式。许多指令会改变标志暂存器的状态位元。这些标志可用来影响程式为，缘由于它们时常显出各种运算结果。例如，用一个“比较”指令判断两个值大小，根据比较结果在标志暂存器上设置一个数值。这个标志可藉由随后跳转指令来决定程式动向。在执行指令并写回结果之后，程序计数器值会递增，反复整个过程，下一个指令周期正常提取下一个顺序指令。
【CPU|CPU主要功能和工作过程】