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電腦硬件 之 CPU 篇

電腦硬件 之 CPU 篇. 微處理器 ( CPU). Central Processing Unit， 翻譯為「中央處理運算單元」 構造通常非常精細，故建稱為「微處理器」 是整部電腦運算的核心，藉由讀取記憶體內軟體的指令和資料，經過 ALU 的運算後，再存回記憶體，透過主機板、輸入/輸出單元，達到使用者要求的資料運算. 內部主要單元. 算術及邏輯運算單元( ALU)： 執行加、減、乘、除、選擇、判斷等一般數學運算。 控制單元( CU)： 翻譯程式中指令的解碼功能及協調控制各部門的指令執行，使電腦自動化處理資料。 記憶單元：

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電腦硬件 之 CPU 篇

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Presentation Transcript

  1. 電腦硬件 之 CPU篇

  2. 微處理器(CPU) • Central Processing Unit，翻譯為「中央處理運算單元」 • 構造通常非常精細，故建稱為「微處理器」 • 是整部電腦運算的核心，藉由讀取記憶體內軟體的指令和資料，經過ALU的運算後，再存回記憶體，透過主機板、輸入/輸出單元，達到使用者要求的資料運算

  3. 內部主要單元 • 算術及邏輯運算單元(ALU)： • 執行加、減、乘、除、選擇、判斷等一般數學運算。 • 控制單元(CU)： • 翻譯程式中指令的解碼功能及協調控制各部門的指令執行，使電腦自動化處理資料。 • 記憶單元： • 儲存微處理器現在正要處理的程式或資料，現大多以kb為單位。 • 輸入單元(input,I/P)： • 接受輸入設備的指令，以供處理器進一步處理運算。 • 輸出單元(output,O/P)： • 輸出微處理器的的運算結果，以供使用者得知。 • 暫存器(Register)： • 暫時用來處存帶運算的資料，如程式的堆疊。

  4. 中央處理器的三個主要部分： • 控制部件 (CU)-Control Unit • 算術及邏輯運算部件 (ALU)Arithmetic and Logic Unit • 寄存器-Register 注意： 以上三部份只是邏輯慨念上和功能上的分類，但實際物理結構上是不可分割的。它們是一些互相串連的電子線路。

  5. 中央處理器的三個主要部分：

  6. 控制部件 (CU) • CU 負責控制及指示電腦內的所有操作，其主要功能包括： 1. 向外圍設備發出控制信號，並接收由外圍設備所發出的信號。 2. 把貯存於主存貯器內的指令譯碼。 3. 調節在中央處理器內所有運作的時間。 4. 編排指令的執行次序。 5. 控制中央處理器、主存貯器與外圍設備三者之間數據的傳遞。

  7. 控制部件的三個主要部分 • 指令寄存器 (IR)-Instruction Register • 用來提取並貯存在主存貯器的當前(現行)指令(current instruction)。 • 指令譯碼器(Instruction Decoder) • 用來把貯存於指令寄存器的當前指令譯碼。 • 程序計數器 (PC)-Program Counter • 用來貯存下一個將會被取出的指令的地址。

  8. 控制部件 主存貯器 +1 PC 01 02 03 READ A 04 READ B 05 06 IR 指令譯碼器 假設指令編號02剛剛完成執行 03 READ A 把指令翻譯後並執行

  9. 控制部件 主存貯器 +1 PC 01 02 03 READ A 04 READ B 05 06 IR 指令譯碼器 當指令編號03完成執行後 04 READ B

  10. 算術及邏輯運算部件 (ALU) • ALU 的功能包括進行加、減、乘、除等算術運算，以及邏輯運算這兩類工作。

  11. 零 負 溢出 進位 算術及邏輯運算部件的主要部件 • 加法器(Adder) • 用來進行加、減等算術運算。 • 累加器 (ACC)-accumulator • 用來暫時貯存算術及邏輯運算的中段或最後結果的寄存器。 • 狀態寄存器 (SR)-Status Register • 貯存著一系列的狀態標記，用來描述在最近一次運算的過程中，貯存於累加器內的內容的狀態。 狀態標記：-累加器的狀態

  12. ALU算術及邏輯運算部件 加法器 累加器 (ACC) 零 負 溢 進 狀態寄存器(SR) 6 + (-6) 0 1

  13. 性能取決於 • 微處理器內部運算架構 • 位元處理能力 • 記憶體定位能力 • 工作時脈 • 製程技術 • 快取大小 (Cache)

  14. 摩爾定律

  15. NetBurst

  16. 它是如何運作的?

  17. 輸入設備 Input devices 系統部件 System unit 輸出設備 Output devices 後備存貯 設備 Secondary storage 中央處理器 CPU 主存貯器 Main memory (RAM, ROM)

  18. 中央處理器 CPU 寄存器 registers 主存貯器 Main Memory 算術及邏輯 運算部件 ALU 控制部件 CU 總線Bus 後備存貯 設備 Secondary storage 輸出設備 Output devices 輸入設備 Input devices

  19. 總線 • 總線是用來連接電腦中所有部件的一組電線。 • 總線可分為： 數據總線 (Data Bus) 地址總線 (Address Bus) 控制總線 (Control Bus)

  20. 1 2 3 4 5 6 7 8 8 位元數據 (8 bits) 數據總線 (Data Bus) • 用來傳遞數據信號。 • 總線內數據線的數目代表可傳遞數據的位數。

  21. 數據總線 (Data Bus) 總線內數據線的數目越多代表可同一時間傳遞更多的數據。 A A 01000001 B 01000010 D 01000100 K 01001011 0 1 0 0 0 0 0 1

  22. 1 2 3 4 5 6 7 8 28 = 最多可表示256個不同的地址 地址總線 (Address Bus) • 用來傳遞即將要處理的數據的地址信號。 • 總線內地址線的數目愈多，便可存取愈多的存貯單元。

  23. MAR CPU內的 PC 主存貯器 0 00000000 1 00000001 2 地址總線 00000010 地址譯碼器 11111110 254 11111111 255 假設地址線的數目是 8 00010110 00010110 22 00010110 00010110 主存貯器可貯存數據的數量是 2n 存貯單元的編號(即存貯地址)由 0 至 2n-1

  24. 控制總線 • 用來傳遞由控制部件向電腦其他部分所發出的控制信號 (指令)。 • 不同的電腦系統會有不同數目的控制線。

  25. 三類總線與電腦各部分之間的聯繫

  26. CPU的老大哥 INTEL 4004 – 生產於 1970年速度為 108KHz，是全世界第一枚的CPU INTEL 8080 -生產於 1974年速度為 2 MHz

  27. 80486 BIOS 80486

  28. PENTIUM (SOCKET 7)

  29. P2 (SLOT 1)

  30. P2 (SLOT 1)

  31. SLOT 1 用的插卡

  32. P3 (SOCKET370)

  33. SOCKET 370 升級

  34. P4 (SOCKET423) AND P4 (SOCKET478) 423 478

  35. P4 (SOCKET423)

  36. P4 (SOCKET478)

  37. SOCKET 423 TO 478

  38. 比較 P4 and AMD Socket 423 Socket 478 AMD

  39. P4 (SOCKET 775) 由有腳變無腳 !

  40. INTEL CPU總覽

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