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  • NOIP初赛篇——03中央处理器CPU

    CPU

    ​ CPU(中央处理单元)是微机的核心部件,是决定微机性能的关键部件。20世纪70年代微型机的CPU问世,微型计算机的核心部件微处理器从Intel 4004,80286,80386,80486发展到PentiumⅡ/Ⅲ和Pentium 4,数位从4位、8位、16位、32位发展到64位,主频从MHz到今天的数GHz以上(1GHz=1000MHz),CPU芯片里集成的晶体管数由2万个跃升到1000万个以上。

    ​ CPU的发展和技术的竞争直接推动了微型计算机的发展,也是微型计算机各个发展阶段的主要标志。从原理上看,CPU的内部结构分控制单元、逻辑单元、存储单元三部分。从组成器件上看,CPU的内部是由成千上万个晶体管组成,晶体管实质上就是一双位开关:即“开”和“关”。

    ​ CPU的主要性能指标包括是指主频、字长、高速缓存容量、指令集合和动态处理技术、制造工艺、封装方式和工作电压等。

    ​ 主频是指CPU的工作时钟频率,是CPU内核电路的实际运行频率。一般来说,主频越高,一个时钟周期里面完成的指令数也越多,速度也越快。主频的单位为兆赫兹(MHz)和吉赫兹(GHz)。我们常说的2.8GHz、3.0GHz就是指CPU的主频。

    ​ 字长(word size)指的是微处理器CPU能够同时处理的二进制位数的个数。字长的大小取决于ALU中寄存器的容量和连接着这些寄存器的电路性能。例如,8位字长的微处理器由8位的寄存器,每次能处理8位的数据,因此,被称为“8位处理器”。有更大字长的处理器能够在每个处理器周期内处理更大的数据,因此,字长越长计算机性能越好。目前的个人计算机通常都带有32位或64位。

    ​ 高速缓存(Cache)也称为“RAM缓存”或“缓冲存储器”。它是一种具有很高速的特殊内部存储器,与安装在主板上其他位置的内存相比,它能够使微处理器更快地获得数据。

    ​ 字节和字长的区别:常用的英文字符用8位二进制就可以表示,所以通常就将8位称为一个字节,字节是一种存储容量单位。二字长是CPU处理能力的一种标准,字长的长度是不固定的,对于不同的CPU字长的长度也不一样。8位的CPU一次只能处理一个字节,而32位的CPU一次就能处理4个字节。同理,字长为64位的CPU一次可以处理8个字节。

    ​ 1971年,英特尔公司推出了世界上第一款微处理器4004,字长4位,是4位微处理器。

    ​ 1978年,英特尔生产的8086是第一个16位微处理器。

    ​ 1985年,英特尔生产出32位字长处理器80386。

    ​ 目前市场上主流的CPU的字长几乎都达到了64位。

    不积硅步,无以至千里。
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