什麼是cpu_大眾科普網

****處理器（centralprocessingunit，簡寫為cpu）的結構，cpu是決定電腦性能的核心部件。cpu即****處理單元，是英文centralprocessingunit的縮寫，是整個系統的核心，也是整個系統最高的執行單位。它負責整個系統指令的執行，數學與邏輯的運算，數據的存儲與傳送，以及對內對外輸入與輸出的控制。

在向大家介紹cpu詳細的情形之前，務必要讓大家弄清楚到底cpu是什麼？它到底有那些重要的性能指標呢？

cpu的英文全稱是centralprocessingunit，我們翻譯成中文也就是****處理器。cpu（微型機系統）從雛形出現到發壯大的今天（下文會有交代），由於制造技術的越來越現今，在其中所集成的電子元件也越來越多，上萬個，甚至是上百萬個微型的晶體管構成了cpu的內部結構。那麼這上百萬個晶體管是如何工作的呢？看上去似乎很深奧，其實只要歸納起來稍加分析就會一目了然的，cpu的內部結構可分為控制單元，邏輯單元和存儲單元三大部分。而cpu的工作原理就象一個工廠對產品的加工過程：進入工廠的原料（指令），經過物資分配部門（控制單元）的調度分配，被送往生產線（邏輯運算單元），生產出成品（處理後的數據）後，再存儲在倉庫（存儲器）中，最後等著拿到市場上去賣（交由應用程序使用）。cpu作為是整個微機系統的核心，它往往是各種檔次微機的代名詞，如往日的286、386、486，到今日的奔騰、奔騰二、k6等等，cpu的性能大致上也就反映出了它所配置的那部微機的性能，因此它的性能指標十分重要。在這裡我們向大家簡單介紹一些cpu主要的性能指標：

第一、主頻，倍頻，外頻。經常聽別人說：“這個cpu的頻率是多少多少。。。。”其實這個泛指的頻率是指cpu的主頻，主頻也就是cpu的時鐘頻率，英文全稱：cpuclockspeed，簡單地說也就是cpu運算時的工作頻率。一般說來，主頻越高，一個時鐘周期裡面完成的指令數也越多，當然cpu的速度也就越快了。不過由於各種各樣的cpu它們的內部結構也不盡相同，所以並非所有的時鐘頻率相同的cpu的性能都一樣。至於外頻就是系統總線的工作頻率；而倍頻則是指cpu外頻與主頻相差的倍數。三者是有十分密切的關系的：主頻=外頻x倍頻。

第二：內存總線速度，英文全稱是memory-busspeed。cpu處理的數據是從哪裡來的呢？學過一點計算機基本原理的朋友們都會清楚，是從主存儲器那裡來的，而主存儲器指的就是我們平常所說的內存了。一般我們放在外存（磁盤或者各種存儲介質）上面的資料都要通過內存，再進入cpu進行處理的。所以與內存之間的通道棗內存總線的速度對整個系統性能就顯得很重要了，由於內存和cpu之間的運行速度或多或少會有差異，因此便出現了二級緩存，來協調兩者之間的差異，而內存總線速度就是指cpu與二級(l2)高速緩存和內存之間的通信速度。

第三、擴展總線速度，英文全稱是expansion-busspeed。擴展總線指的就是指安裝在微機系統上的局部總線如vesa或pci總線，我們打開電腦的時候會看見一些插槽般的東西，這些就是擴展槽，而擴展總線就是cpu聯系這些外部設備的橋梁。

第四：工作電壓，英文全稱是：supplyvoltage。任何電器在工作的時候都需要電，自然也會有額定的電壓，cpu當然也不例外了，工作電壓指的也就是cpu正常工作所需的電壓。早期cpu（286棗486時代）的工作電壓一般為5v，那是因為當時的制造工藝相對落後，以致於cpu的發熱量太大，弄得壽命減短。隨著cpu的制造工藝與主頻的提高，近年來各種cpu的工作電壓有逐步下降的趨勢，以解決發熱過高的問題。

第五：地址總線寬度。地址總線寬度決定了cpu可以訪問的物理地址空間，簡單地說就是cpu到底能夠使用多大容量的內存。16位的微機我們就不用說了，但是對於386以上的微機系統，地址線的寬度為32位，最多可以直接訪問4096mb（4gb）的物理空間。而今天能夠用上1gb內存的人還沒有多少個呢（服務器除外）。

第六：數據總線寬度。數據總線負責整個系統的數據流量的大小，而數據總線寬度則決定了cpu與二級高速緩存、內存以及輸入/輸出設備之間一次數據傳輸的信息量。

第七：協處理器。在486以前的cpu裡面，是沒有內置協處理器的。由於協處理器主要的功能就是負責浮點運算，因此386、286、8088等等微機cpu的浮點運算性能都相當落後，相信接觸過386的朋友都知道主板上可以另外加一個外置協處理器，其目的就是為了增強浮點運算的功能。自從486以後，cpu一般都內置了協處理器，協處理器的功能也不再局限於增強浮點運算，含有內置協處理器的cpu，可以加快特定類型的數值計算，某些需要進行復雜計算的軟件系統，如高版本的autocad就需要協處理器支持。

第八：超標量。超標量是指在一個時鐘周期內cpu可以執行一條以上的指令。這在486或者以前的cpu上是很難想象的，只有pentium級以上cpu才具有這種超標量結構；486以下的cpu屬於低標量結構，即在這類cpu內執行一條指令至少需要一個或一個以上的時鐘周期。

第九：l1高速緩存，也就是我們經常說的一級高速緩存。在cpu裡面內置了高速緩存可以提高cpu的運行效率，這也正是486dlc比386dx-40快的原因。內置的l1高速緩存的容量和結構對cpu的性能影響較大，容量越大，性能也相對會提高不少，所以這也正是一些公司力爭加大l1級高速緩沖存儲器容量的原因。不過高速緩沖存儲器均由靜態ram組成，結構較復雜，在cpu管芯面積不能太大的情況下，l1級高速緩存的容量不可能做得太大。

第十：采用回寫(writeback)結構的高速緩存。它對讀和寫操作均有效，速度較快。而采用寫通(write-through)結構的高速緩存，僅對讀操作有效.

第十一：動態處理。動態處理是應用在高能奔騰處理器中的新技術，創造性地把三項專為提高處理器對數據的操作效率而設計的技術融合在一起。這三項技術是多路分流預測、數據流量分析和猜測執行。動態處理並不是簡單執行一串指令，而是通過操作數據來提高處理器的工作效率。

動態處理包括了棗1、多路分流預測：通過幾個分支對程序流向進行預測，采用多路分流預測算法後，處理器便可參與指令流向的跳轉。它預測下一條指令在內存中位置的精確度可以達到驚人的90%以上。這是因為處理器在取指令時,還會在程序中尋找未來要執行的指令。這個技術可加速向處理器傳送任務。2、數據流量分析：拋開原程序的順序，分析並重排指令，優化執行順序：處理器讀取經過解碼的軟件指令，判斷該指令能否處理或是否需與其它指令一道處理。然後，處理器再決定如何優化執行順序以便高效地處理和執行指令。3、猜測執行：通過提前判讀並執行有可能需要的程序指令的方式提高執行速度：當處理器執行指令時(每次五條)，采用的是“猜測執行”的方法。這樣可使奔騰ii處理器超級處理能力得到充分的發揮，從而提升軟件性能。被處理的軟件指令是建立在猜測分支基礎之上，因此結果也就作為“預測結果”保留起來。一旦其最終狀態能被確定，指令便可返回到其正常順序並保持永久的機器狀態。

經過了上面的描述，相信大家對cpu已經有一個簡單的概念和少許了解了，你一定想知道，一塊cpu是怎樣制造出來的呢？