中央处理器的简称,中央处理器包括什么(你的电脑为什么会卡)
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1、你的电脑为什么会卡?看完就明白了...
在选购电脑时
CPU一直是最被看重的参数之一
但有多少小伙伴只知道和店员说着CPU
却从来不知道它的真正含义呢
图源网络
我们每天使用手机软件,以及在电脑上写方案、敲代码、制作PPT等所有计算机软件的计算,都需要CPU的计算。
此外,航天飞船的制造需要CPU进行前期建模工作;发射时间、轨道、天气预测、燃料都需要CPU的模拟计算;发射后的实时追踪、内部调度及处理应急问题也都需要CPU精准的计算。
可以说,21世纪,CPU在生活、工作及科学等方方面面都发挥了重要作用。
今天我们来研究一下:
什么是CPU?
CPU的原理是什么?
CPU和GPU有何联系?
CPU
中央处理器,简称CPU,是现在电子计算机的核心元件,也是信息时代最主要的器件之一。
CPU的功能主要是处理计算机软件的数据,将人类的命令转化为机器语言,并对其他计算机中的设备,如内存、显卡、主板等“提出命令”。在整台计算系统中,它扮演“老板”的角色。
更形象地说,CPU就是人类的大脑,一切信息都需要它的参与或思考。
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CPU由三部分组成:运算器、控制器与寄存器。
运算器主要是负责执行任务,可以理解为“打工人”,它的任务是负责直接计算相关数据;
控制器类似于“领导”,任务就是针对不同的需要,给“员工”下达不同的命令;
寄存器则可以理解为控制器和运算器之间联络的小组,也可以理解成“秘书”,它的主要工作是协调控制器和运算器。
CPU原理图,图源中国科普博览王智豪
寄存器这个“部门”的事情非常繁琐,控制器会让它给运算器下达命令,运算器运算的数据太多,也会让寄存器暂时先寄存一部分。所以,当数据过多时候,寄存器忙不过来就只能暂时招收一些“临时工”——高速缓存。
在寄存器完成不了工作时候,就调用高速缓存来存储数据。当然临时工也会有等级:一级缓存、二级缓存和三级缓存。如果三缓也耗尽,那就交给CPU外的内存来缓存。
但是,如果内存也不够了怎么办呢?这时候,你的电脑就开始卡顿了。
CPU运行
在一个庞大的部门中,必须要制定相关的行为规范,才让控制器能按照规则来下达命令。这一行为规范就是指令集。
不同设备的指令集可能会不一样。例如,我们的计算机用的就是复杂指令集x86,而手机处理器的指令集就是精简指令集ARM。这两种指令集最大的区别,就在于设计者考虑问题的方式。
举个简单的例子,比如命令一个人吃饭,我们应该怎么发布指令呢?
•直接对他下达“吃饭”的命令。
•命令他“先拿勺子,再舀起一勺饭,然后张嘴,之后送到嘴里,最后咽下去”。
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从这里可以看到,对于“命令人吃饭”这件事,可以复杂也可以简单。而如何训练那个人,则出现不同的理解。
有人认为,如果我首先给接受命令的人以足够的训练,让他掌握各种复杂技能(即在硬件中实现对应的复杂功能),那么以后就可以用非常简单的命令让他去做很复杂的事情——比如只要说一句“吃饭”,他就会吃饭,这就是“复杂指令集”的思路。
但是也有人认为这样会让事情变的太复杂,毕竟接受命令的人要做的事情很复杂,如果你这时候想让他吃菜,那还得再训练吃菜的技能。既然如此,我们为什么不把事情分为许多非常基本的步骤呢?
这样的话,虽然下达命令的人稍微累一点,但只需要接受命令的人懂得很少的基本技能,就可以完成同样的工作——比如现在我要他吃菜,只需要把刚刚吃饭命令里的“舀起一勺饭”改成“舀起一勺菜”,问题就解决了,这就“精简指令集”的逻辑。
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从利用这两种指令集的设备,我们就可以看出指令集的区别了。
• 性能:ARM强在效率,在一些任务相对固定的应用场合,其优势就能发挥得淋漓尽致。而x86则在专业软件或者综合性工作方面,依然是“大哥”。
• 扩展能力:手机方面,可能直到淘汰产品,我们都不会自行加装例如内存、存储等扩展设备,奉行的原则是够用就好。而计算机可以通过桥接方式扩展许多设备。
• 功耗:X86的计算机性能强,但是功耗一直居高不下,ARM方的手机则大概只有几瓦的功耗,因此它更适于便携化与移动化。
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CPU和GPU
随着新兴技术的兴起以及突如其来的疫情,共同推动了GPU市场的迅猛发展。GPU是英文Graphics Processing Unit的缩写,是一种专门为PC或者嵌入式设备进行图像运算工作的微处理器。北京邮电大学计算机学院副教授杨旭东表示:
CPU和GPU有很多相同之处,比如两者都是为了完成计算任务而设计的处理器,都遵循冯 · 诺依曼计算机体系结构。但它们的差别也很明显,CPU的结构属于单指令单数据处理结构,逻辑计算能力强;GPU则是单指令多数据处理结构,数据处理能力强。
也就是说,CPU擅长统领全局的复杂逻辑计算,而GPU擅长数据并行计算,因此特别适合处理量大且统一的数据。
图源科普中国
对于复杂的2D渲染处理或3D图像处理,CPU就要花费很多的资源去处理,这不仅会降低其他方面的工作效率,也会影响使用体验。于是CPU就将一些高帧率的游戏画面和高质量的特效交给GPU去处理。
2、中央处理器由什么组成
中央处理器是由运算器、控制器和寄存器组成。运算器也叫算数逻辑单元,是进行算数运算和逻辑运算的部件,在控制器的控制下,对取自内存储器的数据进行算术运算或逻辑运算,并将运算的结果送到内存储器。
2、控制器
控制器的功能是控制、指挥计算机各部件的工作,并对输入输出设备进行监控,使计算机自动地执行程序。计算机在工作时,控制器首先从内存储器中按顺序取出一条指令,并对该指令进行译码分析,根据指令的功能向相关部件发出操作命令,使这些部件执行该命令所规定的任务,执行之后再取出第二条指令进行分析执行。如此反复,直到所有指令都执行完成。
3、寄存器
寄存器(register)是CPU内部用来存放数据的一些小型的存储区域,用来暂时存放参与运算的数据以及运算结果。寄存器由电子线路组成,存取速度非常快,与CPU的速度相当,寄存器的成本较高,因而数量较少。CPU内部的寄存器类型有指令寄存器、程序计数器、数据寄存器、地址寄存器以及状态寄存器等。
3、在计算机硬件设备中什么合在一起称为中央处理器简称cpu
在计算机硬件设备中,运算器和控制器合在一起称为中央处理器,简称CPU。
中央处理器(CPU)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。CPU是计算机中负责读取指令,对指令译码并执行指令的核心部件。中央处理器主要包括两个部分,即控制器、运算器,其中还包括高速缓冲存储器及实现它们之间联系的数据、控制的总线。
电子计算机三大核心部件就是CPU、内部存储器、输入/输出设备。中央处理器的功效主要为处理指令、执行操作、控制时间、处理数据。
扩展资料:
性能衡量指标
对于CPU而言,影响其性能的指标主要有主频、 CPU的位数以及CPU的缓存指令集。所谓CPU的主频,指的就是时钟频率,它直接的决定了CPU的性能,因此要想CPU的性能得到很好地提高,提高CPU的主频是一个很好地途径。而CPU的位数指的就是处理器能够一次性计算的浮点数的位数,通常情况下,CPU的位数越高,CPU 进行运算时候的速度就会变得越快。
4、中央处理器CPU包括什么
中央处理器CPU
CPU是电脑系统的心脏,电脑特别是微型电脑的快速发展过程,实质上就是CPU从低级向高级、从简单向复杂发展的过程。
一、CPU的概念
CPU(Central Processing Unit)又叫中央处理器,其主要功能是进行运算和逻辑运算,内部结构大概可以分为控制单元、算术逻辑单元和存储单元等几个部分。按照其处理信息的字长可以分为:八位微处理器、十六位微处理器、三十二位微处理器以及六十四位微处理器等等。
二、CPU主要的性能指标
主频:即CPU内部核心工作的时钟频率,单位一般是兆赫兹(MHz)。这是我们平时无论是使用还是购买计算机都最关心的一个参数,我们通常所说的133、166、450等就是指它。对于同种类的CPU,主频越高,CPU的速度就越快,整机的性能就越高。
外频和倍频数:外频即CPU的外部时钟频率。外频是由电脑主板提供的,CPU的主频与外频的关系是:CPU主频=外频×倍频数。
内部缓存:采用速度极快的SRAM制作,用于暂时存储CPU运算时的最近的部分指令和数据,存取速度与CPU主频相同,内部缓存的容量一般以KB为单位。当它全速工作时,其容量越大,使用频率最高的数据和结果就越容易尽快进入CPU进行运算,CPU工作时与存取速度较慢的'外部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。
地址总线宽度:地址总线宽度决定了CPU可以访问的物理地址空间,简单地说就是CPU到底能够使用多大容量的内存。
多媒体扩展指令集(MMX)技术:MMX是Intel公司为增强Pentium CPU 在音像、图形和通信应用方面而采取的新技术。这一技术为CPU增加了全新的57条MMX指令,这些加了MMX指令的 CPU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。即使不使用MMX指令的程序,也能获得15%左右的性能提升。
微处理器在多方面改变了我们的生活,现在认为理所当然的事,在以前却是难以想象的。六十年代计算机大得可充满整个房间,只有很少的人能使用它们。六十年代中期集成电路的发明使电路的小型化得以在一块单一的硅片上实现,为微处理器的发展奠定了基础。在可预见的未来,CPU的处理能力将继续保持高速增长,小型化、集成化永远是发展趋势,同时会形成不同层次的产品,也包括专用处理器。
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