指令由操作碼和操作數組成,操作碼指明要完成的操作功能,而操作數則表示操作的對象。例如,壹條指令要完成兩數相加的操作,它就必須知道: (1)這兩個數是什麽?(2)這兩個數在哪兒?當這兩個數存儲在計算機內存中時,則應有指明其位置的地址,所以如果操作數表示的是計算機內存中的數據,則該操作數叫做地址。處理器的工作就是從存儲器中找到指令和操作數,並執行每個操作,完成這些工作後就通知存儲器送來下壹條指令。
處理器以驚人的速度壹遍又壹遍地重復以上這壹步步的操作。壹個稱作時鐘的計時器準確地發出定時電信號,該信號為處理器工作提供有規律的脈沖。測量計算機速度的術語引自電子工程領域,稱作兆赫(MHz),兆赫意指每秒百萬個周期。例如,普通時鐘每秒壹個滴答,而在8MHz的處理器中,計算機的時鐘則滴答了8 百萬次。
處理器由兩個功能部件(控制部件和算邏部件)和壹組稱作寄存器的特殊工作空間組成。
. 控制部件
控制部件是負責監督整個計算機系統操作的功能部件。有些方面它類似於智能電話交換機,因為它將計算機系統的各功能部件連結起來,並根據當前執行程序的需要控制每個部件完成操作。
控制部件從存儲器中取出指令,並確定其類型或對之進行譯碼,然後將每條指令分解成壹系列簡單的、很小的步驟或動作。這樣,就可控制整個計算機系統壹步壹步地操作。
. 算邏部件
算邏部件(ALU)是為計算機提供邏輯及計算能力的功能部件。控制部件將數據送到算邏部件中,然後由算邏部件完成執行指令所需的算術或邏輯操作。
算術操作包括加、減、乘、除。邏輯操作完成比較,並根據結果選擇操作,例如,比較兩個數是否相等,如果相等,則繼續處理;如果不等,則停止處理。
. 寄存器
寄存器是處理器內部的存儲單元。控制部件中的寄存器用來跟蹤正在運行的程序的總體狀態,它存儲如像當前指令、下壹條將執行指令的地址以及當前指令的操作數這樣壹些信息。在算邏部件中,寄存器存放要進行加、減、乘、除及比較的數據項,而其它寄存器則存放算術及邏輯操作的結果。
影響處理器速度和性能的壹個重要因素是寄存器的大小。字的大小這壹術語(也稱字長)描述了操作數寄存器的大小,但它也可用來不那麽嚴格地描述出入處理器的通道的大小。現在,通用計算機的字長通常是8到64位。如果處理器的操作數寄存器是16位的,那麽就稱該處理器是16位處理器。
2. 指令碼
數字計算機是通用的數字系統。壹臺通用數字計算機可執行各種微操作,並且還可以規定它必須執行哪些特定的操作序列。該系統的用戶可通過程序控制處理過程,所謂程序是指定操作、操作碼及執行處理序列的指令集合。通過編寫不同指令的新程序或者對相同指令輸入不同數據,可以很簡單地改變數據處理的任務。計算機的指令是指定計算機微操作序列的二進制代碼。指令碼同數據壹起存儲在存儲器中。控制器從存儲器中讀出每條指令,並將其存放在控制寄存器中,然後控制器解釋取出指令的二進制代碼,並通過發出壹系列控制操作來完成該指令。每臺通用計算機都有其獨有的指令系統。存儲並執行指令的能力(存儲程序的概念)是通用計算機最重要的特性。
處理器:處理器(Center Processing Unit,簡稱CPU)是手機的核心部件,手機中的微處理器類似計算機中的中央處理器(CPU),它是整臺手機的控制中樞系統,也是邏輯部分的控制核心。微處理器通過運行存儲器內的軟件及調用存儲器內的數據庫,達到對手機整體監控的目的。凡是要處理的數據都要經過CPU來完成,手機各個部分管理等都離不開微處理器這個司令部的統壹、協調指揮。隨著集成電路生產技術及工藝水平的不斷提高,手機中微處理器的功能越來越強大,如在微處理器中集成先進的數字信號處理器(DSP)等。處理器的性能決定了整部手機的性能。
主頻:處理器主頻是衡量手機CPU性能高低的壹個重要技術參數,幾乎所有的人在選購時都將它作為壹個參考值。“工作頻率”又稱為“主頻”,頻率越高,表明指令的執行速度越快,指令的執行時間也就越短,對信息的處理能力與效率就高。這裏要對初學者說的是,處理器的工作頻率並不能完全決定其工作性能,設計方法、運行環境等這些都是性能好壞的重要因素。目前現在主流手機上使用的CPU主頻有104MHz、160MHZ、200MHZ、220MHz以及400MHz不等。
中央處理器,或簡稱為處理器,英文縮寫為CPU,即Central Processing Unit,是電子計算機(港譯-電子計算器)的主要設備之壹,其功能主要是解譯計算機指令以及處理計算機軟件中的數據。CPU為電子計算機設計提供了基本的數字計算特性。CPU、存儲設備和輸入/輸出設備是現代微型電腦的三大核心部件。由集成電路制造的CPU通常稱為微型處理器。從20世紀70年代中期開始,單芯片微型處理器幾乎取代了所有其他類型的CPU,今天CPU這個術語幾乎成為了所有微型處理器的代稱。
“中央處理器”這個名稱,常規上來講,用來描述壹系列可以執行復雜的電腦程序的邏輯機械。這個空泛的定義很容易的將在“CPU”這個名稱被普遍使用之前的早期的計算機也包括在內。無論如何,至少從20世紀60年代早期開始(Weik 1961),這個名稱及其縮寫已開始在電子計算機產業中得到廣泛應用。盡管與早期相比,“中央處理器”在物理形態,設計制造和具體任務的執行上有了戲劇化的發展,但是其基本的操作原理壹直沒有改變。
早期的中央處理器通常是為大型及特定應用的計算機(港譯-電子計算機)而訂制。但是,這種昂貴為特定應用定制CPU的方法很大程度上已經讓位於開發便宜、標準化、適用於壹個或多個目的的處理器類。這個標準化趨勢始於由單個晶體管組成的大型機和微機年代,隨著集成電路(英文integrated circuit(IC)的出現而加速。IC使得更為復雜的CPU可以在很小的空間中設計和制造(在微米的量級)。CPU的標準化和小型化都使得這壹類數字設備(港譯-電子零件)在現代生活中的出現頻率遠遠超過有限應用專用的計算機。現代微處理器出現在包括從汽車到手機到兒童玩具在內的各種物品中。
CPU的組成
運算器:算數、邏輯(部件:算數邏輯單元、累加器、暫存器組、路徑轉換器、數據總線)
控制器:復位、使能(部件:計數器、指令暫存器、指令解碼器、狀態暫存器、時序產生器、微操作信號發生器)