【正妹跨丟鬼】

一、CPU的介紹

CPU就是所謂的中央處理器或中央處理單元，也就是CentralProcessingUnit的縮寫。CPU是驅動整個電腦運作的中心樞紐，又稱電腦的心臟，其內部包括控制單元、算術及邏輯單元、暫存器或記憶單元。當電腦系統開始運作時，CPU從記憶體內，讀取操作它的軟體的指令與資料，透過ALU運算出結果後存回記憶體，同時由主機板，與外界的I/O週邊溝通，達到資料處理的目的。CPU會因其硬體架構如資料/指令格式、分配、解碼、介面與運作方式的不同有差異，而且用途也可能不一。



二、CPU的基本架構

算術及邏輯運算單元(ALU)：加、減、乘、除及比較、選擇、判斷等運算。

控制單元(CU)：翻譯程式中的指令的解碼功能及協調控制各部門依指令執行使電腦自動化處理資料。

記憶單元(memory)：儲存目前正要被處理運算的程式或資料，容量以KB為單位。

輸入單元(Input,I/P)：接受輸入的資料或程式，以供進一步處理。

如：鍵盤、滑鼠等。

輸出單元(Output,O/P)：負責將CPU處理結果輸出，輸出於各種輸出設備上，如：印表機、磁碟機等。

暫存器(Register)：暫時儲存資料，如用來儲存運算的累積器。其功能與記憶體相似。



CPU內部較重要的暫存器：

1. 程式計數器PC(Program Counter)：負責儲存CPU下一次所要執的記憶體位址。

2. 指令暫存器IR(Instruction Register)：負責儲存CPU所要執行的指令。

3. 堆疊指標器SP(Stack Pointer)：負責儲存CPU目前使用的堆疊位址。

4. 位址暫存器MAR：負責儲存CPU所要存取記憶體資料的位址。



三、衡量CPU的性能

1.內部運算架構(Architexture)：例如說這顆CPU的內部設計，是scalar，還是超純量(superscalar)的設計；有無內建快取記憶體，指令、資料與記憶體的讀寫設計等，都會影響整個CPU的運作效能。



2.位元處理能力：例如8位元、16位元的CPU。通常這跟CPU內部暫存器、資料匯流排或指令寬度有關。就Intel的定義，8086/286的通用暫存器(General Purpose Registers)GPR是16位元，所以它們算是16位元的CPU；386/486以至於Pentium、PentiumPro，也是32位元的CPU，因為CPU核心的GPR只有32位元。





3.記憶體容量：我們說這顆CPU的記憶體控制範圍有多少MB，像386/486等32位元的CPU，其最大記憶體容量有2的32次方等於4096MB=4GB。



4.工作時脈(clock)：每個CPU工作時脈越高，執行指令的單位時間(cycle)越小，速度就越快。例如說Intel486DX-33，是以33MHz(=33,000,000Hz/每秒鐘)為工作時脈，它其與同類型的486DX-25(24MHZ工作時脈)相比較，前者速度就比後者快上約33%。



5.IC製程：目前有BiCMOS與CMOS兩類。一般是以若依線路精密度來分，是以微米(micron,=10的負6次方M,也就是百萬分之一公尺)。目前最新的CPU製程為0.13um。





四、CPU的歷史概況

在西元1970年代，CPU是一塊由數十或數百個IC所組成的電路基板，體積相當大，後來因積體電路的發展，讓CPU所有的處理元件得以濃縮在一片小小的晶片當中，也有人稱CPU為微處理機（MicroProcessor）。

從1970年Intel的第一顆CPU（編號4004，108KHz工作時脈）開始，CPU可以說經歷了數代的演進，其中在1978年時，AMD（超微）也加入了CPU的市場。

就Intel的歷史而言，於1978年，位於美國的Intel公司第一次生產出擁有16位元的微處理器，並且將這顆微處理器命名為i8086。這款產品使用的指令集人們稱之為x86指令集。以後，Intel陸續生產出更先進和更快速的新型CPU，這些新型的CPU都兼容原來的x86指令集，被稱為「x86系列CPU」。於1981年，個人電腦(Personal Computer)開始興起，INTEL公司亦開始研究一些新製程的中央處理器(cpu)，不斷的去進行改進及測試，使中央處理器(cpu)的速度愈來愈快，愈來愈進步。而AMD 的歷史發展 ( 1997年開始 )推出CPU 的年份





五、CPU的技術

CPU時脈

CPU時脈或稱CPU頻率二字，我們常常會聽到一些人討論CPU的內頻、外頻、倍頻與超頻，這些名詞與CPU時脈有何關係？所謂「內頻」就是CPU晶片的內部時脈，也就是指CPU本身的執行速度，例如﹕PentiumIII800，內頻就是800MHz﹔在一般電腦系統中，除了CPU內部核心採用內頻速度運作，幾乎沒有其它元件能達到這種速度。而「外頻」則是指主機板上匯流排上的頻率，通常是以CPU速度的幾分之一運作，例如﹕外頻速度為66MHz或100MHz，從數據上可知CPU通常以快上數倍的時脈與外部元件同步進行工作。至於「倍頻」就是內頻與外頻間比例倍數，例如﹕內頻100MHz、外頻50MHz，倍頻為2﹔假如內頻100MHz、外頻66MHz，那麼倍頻為1.5。