电脑硬件认识之什么是电脑的CPU

电脑硬件认识之什么是电脑的CPU

中央处理器（英文Central Processing Unit，CPU）是一台计算

机的运算核心和控制核心。CPU、内部存储器和敲入/输出设备是

电子计算机三大核心部件。其功能主要是解释计算机指令还有处

理计算机软件中的数据。CPU由运算器、控制器和寄存器及做的

更好它们之间联系的数据、控制及状态的总线构成。差不多所有

的CPU的运作原理可分为四个阶段：提取（Fetch）、解码（Decode）、

执行（Execute）和写回（Writeback）。 CPU根据存储器或高速

缓冲存储器中取出指令，放入指令寄存器，并对指令译码，并执

行指令。所谓的计算机的可编程性主要是指对CPU的编程。

一、CPU的工作原理

CPU根据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。它把指令分解成一系列的微操作，我们接着

看发出各种控制命令，执行微操作系列，根据而完成一条指令的

执行。

指令是计算机规定执行操作的类型和操作数的基本命令。指令

是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还有多数表征机器状态的状态字和特

征码。有的指令中也直接包含操作数本身。

1.提取

第一阶段，提取，根据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

储器的位臵，程序计数器保存供识别目前程序位臵的数值。换言

之，程序计数器记录了CPU在目前程序里的踪迹。

提取指令之后，程序计数器根据指令长度增加存储器单元。指

令的提取必须常常根据比较较慢的存储器寻找，所以导致CPU等

候指令的送入。这种疑问主要被论及在现代处理器的快取和管线

化架构。

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的片断。根据CPU的指令集架构（ISA）定义

用数值解译为指令。

一部分的指令数值为运算码（Opcode），其指示要进行哪些运

算。别的的数值一般供给指令需要的信息，诸如一个加法

（Addition）运算的运算目标。我们接着看的运算目标也许提供

一个常数值（即立即值），或是一个空间的定址值：暂存器或存

储器位址，以定址模式决定。

在旧的设计中，CPU里的指令解码部分是不能够改变的硬件设

备。但是在众多抽象且复杂的CPU和指令集架构中，一个微程序

时经常使用来帮助转换指令为各种形态的讯号。这些微程序在已

成品的CPU中往往能够重写，方便变更解码指令。

3.执行

在提取和解码阶段之后，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。

4.写回

最后阶段，写回，以必须格式用执行阶段的结果简单的写回。

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。

在别的案例中，运算结果可能写进速度较慢，但空间较大且较便

宜的主记忆体中。某些类型的指令会操作程序计数器，而不直接

产生结果。这些那么称作“跳转”（Jumps），并在程式中带着循

环行为、条件性执行（透过条件跳转）和函式。

很多指令也会改变标志暂存器的状态位元。这些标志可用来影

响程式行为，因为它们时常显出各种运算结果。

二、CPU主频

主频也叫时钟频率，单位是兆赫（MHz）或千兆赫（GHz），用

来表示CPU的运算、处理数据的速度。

CPU的主频=外频×倍频系数。 主频和实际的运算速度存在必须

的关系，但并不可能一个简单的线性关系. 所以，CPU的主频与

CPU实际的运算能力是没有直接关系的，主频表示在CPU内数字

脉冲信号震荡的速度。在Intel的处理器产品中，也能够观察我

们接着看的例子：1 GHz Itanium芯片能够表现得差不多跟2.66

GHz至强（Xeon）/Opteron一样快，或是1.5 GHz Itanium 2大

约跟4 GHz Xeon/Opteron一样快。CPU的运算速度还要看CPU的

流水线、总线等等各方面的能力指标。

三、CPU外频

外频是CPU的基准频率，单位是MHz。CPU的外频决定着整块主

板的运行速度。通俗地说，在台式计算机中，所说的超频，都是

超CPU的外频（当然那么情况下，CPU的倍频都是被锁住的）相

信这点是非常非常好理解的。但对于服务器CPU来讲，超频是非

常不允许的。前面说到CPU决定着主板的运行速度，两者是同步

运行的，可能把服务器CPU超频了，改变了外频，会产生异步运

行，（台式计算机好多主板都支持异步运行）我们接着看会造成

整个服务器系统的不稳定。

目前的绝大面积计算机系统中外频与主板前端总线不可能同步

速度的，而外频与前端总线(FSB)频率又很简单被混为一谈。

四、如何识别原装的CPU

对盒装产品而言，网民能够参照如下做法鉴别：

1 . 根据CPU外包装的开的小窗往里看，原装产品CPU表面会有

编号，根据小窗往里看是能够观察编号的，原装CPU的编号清晰，

而且与外包装盒上贴的编号一致，好多翻包CPU会把CPU上的编

号磨掉，这一点注意鉴别。

2. 跟随科技发展，造假技术越来越高，可能不能够够肯定所买

CPU是不可能原装，能够按照包装上的说明用Intel或AMD厂商

提供的方式查询所买CPU的真伪。

3. 除了编号之外，伪劣CPU的能力与原装CPU的能力有必须的差

距，这一点也能够用来鉴别真假（这是最直接的做法，但最保险

的做法或者上述的第二条）。