CPU概念
若用计算机来解决某个问题，首先要为这个问题编制解题程序，而程序又是指令的有序集合。按"存储程序"的概念，只要把程序装入主存储器后，即可由计算机自动地完成取指令和执行指令的任务。在程序运行过程中，在计算机的各部件之间流动的指令和数据形成了指令流和数据流
CPU中主要寄存器
- 通用寄存器
通用寄存器可用来存放原始数据和运算结果，有的还可以作为变址寄存器、计数器、地址指针等。现代计算机中为了减少访问存储器的次数，提高运算速度，往往在CPU中设置大量的通用寄存器，少则几个，多则几十个，甚至上百个。通用寄存器可以由程序编址访问 - 专用寄存器
专用寄存器是专门用来完成某一种特殊功能的寄存器。CPU中至少要有5个专用的寄存器：程序计数器(PC)、指令寄存器(IR)、存储器数据寄存器(MDR)、存储器地址寄存器(MAR)和程序状态字寄存器(PSWR)。
CPU组成
CPU的主要技术参数
- 字长
CPU的字长是指在单位时间内同时处理的二进制数据的位数。 - 内部工作频率
内部工作频率又称内频或主频，它是衡量CPU速度的重要参数，计量单位为MHz(兆赫)、GHz(吉赫)
内部时钟频率的倒数是时钟周期，这是CPU中最小的时间元素。每个动作至少需要一个时钟周期。 - 外部工作频率
CPU除了主频之外，还有另一种工作频率，称为外部工作频率，它是由主板为CPU提供的基准时钟频率。
- 前端总线频率
前端总线(Front Side Bus)通常用FSB表示，它是CPU和外界(北桥芯片)交换数据的通道，主要连接主存、显卡等数据吞吐率高的部件，因此前端总线的数据传输能力对计算机整体性能作用很大。如果没有足够快的前端总线，再强的CPU也不能明显提高计算机的整体速度。 - QPI数据传输速率
快速通道互联(Quick Path Interconnect,QPI)是一种取代FSB的基于包传输的高速点到点连接技术。原来北桥芯片中的内存控制器集成到CPU内部，让CPU通过PQI总线直接和内存通信，不再通过北桥芯片组，这很明显加快了速度。 - DMI数据传输速率
MI是指直接媒体接口(Direct Media Interface)。它基于PCI-Express总线
- 片内Cache的容量
片内Cache又称CPU Cache,它的容量和工作速率对提高计算机的速度起着关键作用。CPU Cache可以分为L1 Cache、L2 Cache,部分高端CPU还具有L3 Cache。 - 工作电压
- 地址总线宽度
- 数据总线宽度
- TDP功耗
TDP是指热设计功耗(Thermal Design Power)。TDP的含义是当处理器达到最大负荷的时候所释放出的热量，计量单位为瓦(W)。这是反应处理器热量释放的指标，是计算机的冷却系统必须有能力驱散的最大热量限度。 - 制造工艺
线宽是指芯片内电路与电路之间的距离，可以用线宽来描述制造工艺。线宽越小，就意味着芯片上包括的晶体管数目越多.
控制器的组成和实现方法
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流水线技术
对于指令的执行，可有几种控制方式：顺序方式、重叠方式、先行控制及流水线控制方式。
总线的基本概念
总线采用分时共享技术，当总线空闲(所有部件都以高阻状态连接在总线上)时，如果有一个部件要与目的部件通信，则发起通信的部件驱动总线，发出地址和数据。其他以高阻状态连接在总线上的部件，如果收到与自己相符的地址信息后，即接收总线上的数据。发送部件完成通信后，将总线让出(输出变为高阻态)。
参考
- 《计算机组成原理（第四版）》 IBSN 9787302530213
