电脑cpu的结构差异 | cpu结构是怎样的

cpu结构是怎样的

1.主频

主频，也就是cpu的时钟频率，简单地说也就是cpu的工作频率，例如我们常说的p4(奔四)1.8ghz，这个1.8ghz(1800mhz)就是cpu的主频。一般说来，一个时钟周期完成的指令数是固定的，所以主频越高，cpu的速度也就越快。主频=外频x倍频。

此外，需要说明的是amd的athlonxp系列处理器其主频为pr(performancerating)值标称，例如athlonxp1700+和1800+。举例来说，实际运行频率为1.53ghz的athlonxp标称为1800+，而且在系统开机的自检画面、windows系统的系统属性以及wcpuid等检测软件中也都是这样显示的。

2.外频

外频即cpu的外部时钟频率，主板及cpu标准外频主要有66mhz、100mhz、133mhz几种。此外主板可调的外频越多、越高越好，特别是对于超频者比较有用。

3.倍频

倍频则是指cpu外频与主频相差的倍数。例如athlonxp2000+的cpu，其外频为133mhz，所以其倍频为12.5倍。

4.接口

接口指cpu和主板连接的接口。主要有两类，一类是卡式接口，称为slot，卡式接口的cpu像我们经常用的各种扩展卡，例如显卡、声卡等一样是竖立插到主板上的，当然主板上必须有对应slot插槽，这种接口的cpu目前已被淘汰。另一类是主流的针脚式接口，称为socket，socket接口的cpu有数百个针脚，因为针脚数目不同而称为socket370、socket478、socket462、socket423等。

5.缓存

缓存就是指可以进行高速数据交换的存储器，它先于内存与cpu交换数据，因此速度极快，所以又被称为高速缓存。与处理器相关的缓存一般分为两种——l1缓存，也称内部缓存；和l2缓存，也称外部缓存。例如pentium4“willamette”内核产品采用了423的针脚架构，具备400mhz的前端总线，拥有256kb全速二级缓存，8kb一级追踪缓存，sse2指令集。

内部缓存(l1cache)

也就是我们经常说的一级高速缓存。在cpu里面内置了高速缓存可以提高cpu的运行效率，内置的l1高速缓存的容量和结构对cpu的性能影响较大，l1缓存越大，cpu工作时与存取速度较慢的l2缓存和内存间交换数据的次数越少，相对电脑的运算速度可以提高。不过高速缓冲存储器均由静态ram组成，结构较复杂，在cpu管芯面积不能太大的情况下，l1级高速缓存的容量不可能做得太大，l1缓存的容量单位一般为kb。

外部缓存(l2cache)

cpu外部的高速缓存，外部缓存成本昂贵，所以pentium4willamette核心为外部缓存256k，但同样核心的赛扬4代只有128k。

6.多媒体指令集

为了提高计算机在多媒体、3d图形方面的应用能力，许多处理器指令集应运而生，其中最著名的三种便是intel的mmx、sse/sse2和amd的3dnow！指令集。理论上这些指令对目前流行的图像处理、浮点运算、3d运算、视频处理、音频处理等诸多多媒体应用起到全面强化的作用。

7.制造工艺

早期的处理器都是使用0.5微米工艺制造出来的，随着cpu频率的增加，原有的工艺已无法满足产品的要求，这样便出现了0.35微米以及0.25微米工艺。制作工艺越精细意味着单位体积内集成的电子元件越多，而现在，采用0.18微米和0.13微米制造的处理器产品是市场上的主流，例如northwood核心p4采用了0.13微米生产工艺。而在2003年，intel和amd的cpu的制造工艺会达到0.09毫米。

8.电压(vcore)

cpu的工作电压指的也就是cpu正常工作所需的电压，与制作工艺及集成的晶体管数相关。正常工作的电压越低，功耗越低，发热减少。cpu的发展方向，也是在保证性能的基础上，不断降低正常工作所需要的电压。例如老核心athlonxp的工作电压为1.75v，而新核心的athlonxp其电压为1.65v。

9.封装形式

所谓cpu封装是cpu生产过程中的最后一道工序，封装是采用特定的材料将cpu芯片或cpu模块固化在其中以防损坏的保护措施，一般必须在封装后cpu才能交付用户使用。cpu的封装方式取决于cpu安装形式和器件集成设计，从大的分类来看通常采用socket插座进行安装的cpu使用pga(栅格阵列)方式封装，而采用slotx槽安装的cpu则全部采用sec(单边接插盒)的形式封装。现在还有plga(plasticlandgridarray)、olga(organiclandgridarray)等封装技术。由于市场竞争日益激烈，目前cpu封装技术的发展方向以节约成本为主。

10.整数单元和浮点单元

alu—运算逻辑单元，这就是我们所说的“整数”单元。数学运算如加减乘除以及逻辑运算如“or、and、asl、rol”等指令都在逻辑运算单元中执行。在多数的软件程序中，这些运算占了程序代码的绝大多数。

而浮点运算单元fpu(floatingpointunit)主要负责浮点运算和高精度整数运算。有些fpu还具有向量运算的功能，另外一些则有专门的向量处理单元。

整数处理能力是cpu运算速度最重要的体现，但浮点运算能力是关系到cpu的多媒体、3d图形处理的一个重要指标，所以对于现代cpu而言浮点单元运算能力的强弱更能显示cpu的性能。

cpu的基本结构

CPU组成结构：CPU包括运算逻辑部件、寄存器部件，运算器和控制部件等。

1：运算逻辑部件：

运算逻辑部件，可以执行定点或浮点算术运算操作、移位操作以及逻辑操作，也可执行地址运算和转换。

2：寄存器部件：寄存器部件，包括通用寄存器、专用寄存器和控制寄存器。通用寄存器又可分定点数和浮点数两类，它们用来保存指令中的寄存器操作数和操作结果。

①通用寄存器是中央处理器的重要组成部分，大多数指令都要访问到通用寄存器。通用寄存器的宽度决定计算机内部的数据通路宽度，其端口数目往往可影响内部操作的并行性。专用寄存器是为了执行一些特殊操作所需用的寄存器。

②控制寄存器通常用来指示机器执行的状态，或者保持某些指针，有处理状态寄存器、地址转换目录的基地址寄存器、特权状态寄存器、条件码寄存器、处理异常事故寄存器以及检错寄存器等。

3：控制部件：控制部件，主要负责对指令译码，并且发出为完成每条指令所要执行的各个操作的控制信号。其结构有两种：一种是以微存储为核心的微程序控制方式;一种是以逻辑硬布线结构为主的控制方式。

CPU主要功能

①指令顺序控制：这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，才能保证计算机工作的正确性。

②操作控制：一条指令的功能往往是由计算机中的部件执行一序列的操作来实现的。CPU要根据指令的功能，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动作。

③时间控制：时间控制就是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均应受到严格的控制。只有这样，计算机才能有条不紊地自动工作。

④数据加工: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。

cpu的结构和原理

cpu 内部主要是由一大堆的运算器、控制器、寄存器组成。

运算器负责算术运算（+ - * / 基本运算和附加运算）和逻辑运算（包括移位、逻辑测试或比较两个值等）。控制器则高级一点，负责应对所有的信息情况，调度运算器把计算做好。寄存器就稍微复杂一点，既要对接控制器的命令，传达命令给运算器；还要帮运算器记录处理完或者将要处理的数据。

在这三种元件外，还有缓存（cache），总线，核心显卡等。

假设 CPU 是一个工厂，一个核心就是工厂的一个车间，那么运算器就是工厂里的普工，只负责生产（运算），而寄存器呢，就是一个工具人，有时需要传递信息（数据），有时需要搬运物资（数据）。控制器则是车间主管，管理调剂所有普工和工具人，压榨他们的劳动价值。

cpu里面是什么结构

英特尔 IBM AMD都是美国企业

CPU架构是CPU商给CPU产品定的一个规范，主要目的是为了区分不同类型的CPU。目前市场上的CPU分类主要分有两大阵营，一个是intel、AMD为首的复杂指令集CPU，另一个是以IBM、ARM为首的精简指令集CPU。不同品牌的CPU，其产品的架构也不相同，Intel、AMD的CPU是X86架构，IBM公司的CPU是PowerPC架构，ARM公司的CPU是ARM架构，国内的飞腾CPU也是ARM架构。此外还有MPIS架构、SPARC架构、Alpha架构。

cpu的内部结构是什么

CPU内部结构上主要由控制器、运算器组成，其中还包括高速缓冲存储器及实现联系的数据、控制总线。控制器是指挥计算机的各个部件按照指令的功能要求协调工作的部件。运算器是计算机中执行各种算术和逻辑运算操作的部件，主要由算术逻辑部件、通用寄存器组和状态寄存器组成。

CPU功能主要为处理指令、执行操作、控制时间、处理数据。在计算机体系结构中，CPU是对计算机的所有硬件资源进行控制调配、执行通用运算的核心硬件单元，计算机的运算和控制核心。计算机系统中所有软件层的操作，最终都将通过指令集映射为CPU的操作。

CPU的结构是什么

CPU是计算机的心脏，包括运算部件和控制部件，是完成各种运算和控制的核心，也是决定计算机性能的最重要的部件。主要的参数是工作的主频和一次传送或处理的数据的位数。CPU是英语“CentralProcessingUnit/中央处理器”的缩写，CPU一般由逻辑运算单元、控制单元和存储单元组成。在逻辑运算和控制单元中包括一些寄存器，这些寄存器用于CPU在处理数据过程中数据的暂时保存，其实我们在买CPU时，并不需要知道它的构造，只要知道它的性能就可以了。CPU主要的性能指标有：主频即CPU的时钟频率(CPUClockSpeed)。这是我们最关心的，我们所说的233、300等就是指它，一般说来，主频越高，CPU的速度就越快，整机的就越高。时钟频率即CPU的外部时钟频率，由电脑主板提供，以前一般是66MHz，也有主板支持75各83MHz，目前Intel公司最新的芯片组BX以使用100MHz的时钟频率。另外VIA公司的MVP3、MVP4等一些非Intel的芯片组也开始支持100MHz的外频。精英公司的BX主板甚至可以支持133MHz的外频，这对于超频者来是首选的。内部缓存（L1Cache）：封闭在CPU芯片内部的高速缓存，用于暂时存储CPU运算时的部分指令和数据，存取速度与CPU主频一致，L1缓存的容量单位一般为KB。L1缓存越大，CPU工作时与存取速度较慢的L2缓存和内存间交换数据的次数越少，相对电脑的运算速度可以提高。外部缓存（L2Cache）：CPU外部的高速缓存，PentiumPro处理器的L2和CPU运行在相同频率下的，但成本昂贵，所以PentiumII运行在相当于CPU频率一半下的，容量为512K。为降低成本Inter公司生产了一种不带L2的CPU命为赛扬，性能也不错，是超频的理想。MMX技术是“多媒体扩展指令集”的缩写。MMX是Intel公司在1996年为增强PentiumCPU在音像、图形和通信应用方面而采取的新技术。为CPU增加57条MMX指令，除了指令集中增加MMX指令外，还将CPU芯片内的L1缓存由原来的16KB增加到32KB（16K指命+16K数据），因此MMXCPU比普通CPU在运行含有MMX指令的程序时，处理多媒体的能力上提高了60％左右。目前CPU基本都具备MMX技术，除P55C和PentiumⅡCPU还有K6、K63D、MII等。制造工艺：现在CPU的制造工艺是0.35微米，最新的PII可以达到0.28微米，在将来的CPU制造工艺可以达到0.18微米。

CPU有哪些功能?CPU结构是怎么样的?

中央处理器（CPU，Central Processing Unit）是一块超大规模的集成电路，是一台计算机的运算核心（Core）和控制核心（ Control Unit）。

它的功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。

主要功能

一、处理指令

英文Processing instructions；这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，才能保证计算机系统工作的正确性。

二、执行操作

英文Perform an action；一条指令的功能往往是由计算机中的部件执行一系列的操作来实现的。CPU要根据指令的功能，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动作。

三、控制时间

英文Control time；时间控制就是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均应受到严格的控制。只有这样，计算机才能有条不紊地工作。

四、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计算机软件中的数据，并执行指令。在微型计算机中又称微处理器，计算机的所有操作都受CPU控制，CPU的性能指标直接决定了微机系统的性能指标。CPU具有以下4个方面的基本功能：数据通信，资源共享，分布式处理，提供系统可靠性。运作原理可基本分为四个阶段：提取（Fetch）、解码（Decode）、执行（Execute）和写回（Writeback）。

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。它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。

一、提取

第一阶段，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。)

二、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。其它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。

CPU结构是怎样的

个人认为几十个晶体管是无法构成一个cpu的。cpu不仅仅只是计算功能。计算只是cpu中很小的一部分（通常计算部分的晶体管数量只占总数的百分之十以内）。

完整cpu需要实现以下几个功能：计算、比较、逻辑、存储、加载、分之跳转等。

只有实现了上述这些功能，cpu才能按照编写好的程序自动运行。只实现部分功能只能称为数字电路，而不是cpu。我自己设计了一个cpu内核，具有这些基本功能，在cycloneIV FPGA中共使用了6000多个le，换算下来大概几十万个晶体管，当然这是一个稍微复杂些的32位处理器（不过本科生计算机体系结构课程大作业的程度）。

世界上第一个cpu是intel 4004 处理器。4位处理器，能处理16以内的加减法，包含2300个晶体管。另外现在cpu，都得几十亿晶体管了。