中央處理器工作原理是什麼
中央處理器(central processing unit,簡稱CPU)作為計算機系統的運算和控制核心,是資訊處理、程式執行的最終執行單元。那麼中央處理器工作原理是什麼呢?下面一起來了解一下吧。
1、馮諾依曼體系結構是現代計算機的基礎。在該體系結構下,程式和資料統一儲存,指令和資料需要從同一儲存空間存取,經由同一匯流排傳輸,無法重疊執行。根據馮諾依曼體系,CPU的工作分為以下5個階段:取指令階段、指令譯碼階段、執行指令階段、訪存取數和結果寫回。
2、取指令(IF,instruction fetch),即將一條指令從主儲存器中取到指令暫存器的過程。程式計數器中的數值,用來指示當前指令在主存中的位置。當一條指令被取出後,PC中的數值將根據指令字長度自動遞增。
3、指令譯碼階段(ID,instruction decode),取出指令後,指令譯碼器按照預定的指令格式,對取回的指令進行拆分和解釋,識別區分出不同的指令類別以及各種獲取運算元的方法。現代CISC處理器會將拆分已提高並行率和效率。
4、執行指令階段(EX,execute),具體實現指令的功能。CPU的不同部分被連線起來,以執行所需的操作。
5、訪存取數階段(MEM,memory),根據指令需要訪問主存、讀取運算元,CPU得到運算元在主存中的地址,並從主存中讀取該運算元用於運算。部分指令不需要訪問主存,則可以跳過該階段。
6、結果寫回階段(WB,write back),作為最後一個階段,結果寫回階段把執行指令階段的執行結果資料“寫回”到某種儲存形式。結果資料一般會被寫到CPU的內部暫存器中,以便被後續的指令快速地存取;許多指令還會改變程式狀態字暫存器中標誌位的狀態,這些標誌位標識著不同的操作結果,可被用來影響程式的動作。
7、在指令執行完畢、結果資料寫回之後,若無意外事件(如結果溢位等)發生,計算機就從程式計數器中取得下一條指令地址,開始新一輪的迴圈,下一個指令週期將順序取出下一條指令。
以上就是對於中央處理器工作原理是什麼的相關內容。
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