CPU是一块超大规模的集成电路，是一台计算机的运算核心和控制核心。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。

计算机的性能在很大程度上由CPU的性能决定，而CPU的性能主要体现在其运行程序的速度上。影响运行速度的性能指标包括CPU的工作频率、Cache容量、指令系统和逻辑结构等参数。

CPU主要包括运算器和高速缓冲存储器及实现它们之间联系的数据、控制及状态的总线。它与内部存储器和输入/输出设备合称为电子计算机三大核心部件。

扩展资料：

CPU的主要功能：

1、处理指令：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着严格顺序的，必须严格按程序规定的顺序执行，才可以保证计算机系统工作的正确性。

2、执行操作：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，进而控制这些部件按指令的要求进行动作。

3、控制时间：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，计算机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计算机软件中的数据， 并执行指令。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。

参考资料来源：百度百科-中央处理器

CPU是什么

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。

中央处理器主要包括运算器(算术逻辑运算单元，ALU，Arithmetic Logic Unit)和高速缓冲存储器(Cache)及实现它们之间联系的数据(Data)、控制及状态的总线(Bus)。它与内部存储器(Memory)和输入/输出(I/O)设备合称为电子计算机三大核心部件。

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目前程序位置的数值。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'提取必须常常从相对较慢的存储器寻找，因此导致CPU等候指令的送入。这个问题主要被论及在现代处理器的快取和管线化架构。

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。这样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无法改变的硬件设备。不过在众多抽象且复杂的CPU和指令集架构中，一个微程序时常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中往往可以重写，方便变更解码指令。

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。例如，要求一个加法运算，算数逻辑单元(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，运算溢出(Arithmetic Overflow)标志可能会被设置。

写回

最终阶段，写回，以一定格式将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。在其它案例中，运算结果可能写进速度较慢，但容量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，缘由于它们时常显出各种运算结果例如，以一个“比较”指令判断两个值的大小，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的跳转指令来决定程式动向。在执行指令并写回结果之后，程序计数器的值会递增，反覆整个过程，下一个指令周期正常的提取下一个顺序指令。如果完成的是跳转指令，程序计数器将会修改成跳转到的指令位址，且程序继续正常执行。许多复杂的CPU可以一次提取多个指令、解码，并且同时执行。这个部分一般涉及“经典RISC管线”，那些实际上是在众多使用简单CPU的电子装置中快速普及(常称为微控制(Microcontrollers))。

基本结构

CPU包括运算逻辑部件、寄存器部件和控制部件等。

运算逻辑部件

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

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。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。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。有的时候，中央处理器中还有一些缓存，用来暂时存放一些数据指令，缓存越大，说明CPU的运算速度越快，目前市场上的中高端中央处理器都有2M左右的二级缓存，高端中央处理器有4M左右的二级缓存。

cpu是电脑的心脏，一台电脑所使用的cpu基本决定了这台电脑的性能和档次。cpu发展到了今天，频率已经到了2ghz。在我们决定购买哪款cpu或者阅读有关cpu的文章时，经常会见到例如外频、倍频、缓存等参数和术语。下面我就把这些常用的和cpu有关的术语简单的给大家介绍一下。

cpu（central pocessing unit）

中央处理器，是计算机的头脑，90%以上的数据信息都是由它来完成的。它的工作速度快慢直接影响到整部电脑的运行速度。cpu集成上万个晶体管，可分为控制单元（control unit；cu）、逻辑单元（arithmetic logic unit；alu）、存储单元（memory unit；mu）三大部分。以内部结构来分可分为：整数运算单元，浮点运算单元，mmx单元，l1 cache单元和寄存器等。

主频

cpu内部的时钟频率，是cpu进行运算时的工作频率。一般来说，主频越高，一个时钟周期里完成的指令数也越多，cpu的运算速度也就越快。但由于内部结构不同，并非所有时钟频率相同的cpu性能一样。

外频

即系统总线，cpu与周边设备传输数据的频率，具体是指cpu到芯片组之间的总线速度。

倍频

原先并没有倍频概念，cpu的主频和系统总线的速度是一样的，但cpu的速度越来越快，倍频技术也就应允而生。它可使系统总线工作在相对较低的频率上，而cpu速度可以通过倍频来无限提升。那么cpu主频的计算方式变为：主频 = 外频 x 倍频。也就是倍频是指cpu和系统总线之间相差的倍数，当外频不变时，提高倍频，cpu主频也就越高。

缓存（cache）

cpu进行处理的数据信息多是从内存中调取的，但cpu的运算速度要比内存快得多，为此在此传输过程中放置一存储器，存储cpu经常使用的数据和指令。这样可以提高数据传输速度。可分一级缓存和二级缓存。

一级缓存

即l1 cache。集成在cpu内部中，用于cpu在处理数据过程中数据的暂时保存。由于缓存指令和数据与cpu同频工作，l1级高速缓存缓存的容量越大，存储信息越多，可减少cpu与内存之间的数据交换次数，提高cpu的运算效率。但因高速缓冲存储器均由静态ram组成，结构较复杂，在有限的cpu芯片面积上，l1级高速缓存的容量不可能做得太大。

二级缓存

即l2 cache。由于l1级高速缓存容量的限制，为了再次提高cpu的运算速度，在cpu外部放置一高速存储器，即二级缓存。工作主频比较灵活，可与cpu同频，也可不同。cpu在读取数据时，先在l1中寻找，再从l2寻找，然后是内存，在后是外存储器。所以l2对系统的影响也不容忽视。

内存总线速度：（memory-bus speed）

是指cpu与二级(l2)高速缓存和内存之间数据交流的速度。

扩展总线速度：（expansion-bus speed）

是指cpu与扩展设备之间的数据传输速度。扩展总线就是cpu与外部设备的桥梁。

地址总线宽度

简单的说是cpu能使用多大容量的内存，可以进行读取数据的物理地址空间。

数据总线宽度

数据总线负责整个系统的数据流量的大小，而数据总线宽度则决定了cpu与二级高速缓存、内存以及输入/输出设备之间一次数据传输的信息量。

生产工艺

在生产cpu过程中，要进行加工各种电路和电子元件，制造导线连接各个元器件。其生产的精度以微米（um）来表示，精度越高，生产工艺越先进。在同样的材料中可以制造更多的电子元件，连接线也越细，提高cpu的集成度，cpu的功耗也越小。这样cpu的主频也可提高，在0.25微米的生产工艺最高可以达到600mhz的频率。而0.18微米的生产工艺cpu可达到g赫兹的水平上。0.13微米生产工艺的cpu即将面市。

工作电压

是指cpu正常工作所需的电压，提高工作电压，可以加强cpu内部信号，增加cpu的稳定性能。但会导致cpu的发热问题，cpu发热将改变cpu的化学介质，降低cpu的寿命。早期cpu工作电压为5v，随着制造工艺与主频的提高，cpu的工作电压有着很大的变化，piiicpu的电压为1.7v，解决了cpu发热过高的问题。

mmx（multimedia extensions，多媒体扩展指令集）英特尔开发的最早期simd指令集，可以增强浮点和多媒体运算的速度。

sse(streaming simd extensions，单一指令多数据流扩展) 英特尔开发的第二代simd指令集，有70条指令，可以增强浮点和多媒体运算的速度。

3dnow!(3d no waiting) amd公司开发的simd指令集，可以增强浮点和多媒体运算的速度，它的指令数为21条

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