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CPU,是電子計算機的主要設備之一,電腦中的核心配件。其功能主要是解釋計算機指令以及處理計算機軟件中的數(shù)據(jù)。CPU是計算機中負責讀取指令,對指令譯碼并執(zhí)行指令的核心部件。每個CPU都有一套自己可以執(zhí)行的專門的指令集(注意,這部分指令是CPU提供的,CPU-Z軟件可查看)。正是因為不同CPU架構的指令集不同,使得x86處理器不能執(zhí)行ARM程序,ARM程序也不能執(zhí)行x86程序。(Intel和AMD都使用x86指令集,手機絕大多數(shù)使用ARM指令集)。
CPU主要包括兩個部分,即控制器、運算器,其中還包括高速緩沖存儲器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制的總線。電子計算機三大核心部件就是CPU、內部存儲器、輸入/輸出設備。CPU的功效主要為處理指令、執(zhí)行操作、控制時間、處理數(shù)據(jù)。
注:指令集的軟硬件層次之分:硬件指令集是硬件層次上由CPU自身提供的可執(zhí)行的指令集合。軟件指令集是指語言程序庫所提供的指令,只要安裝了該語言的程序庫,指令就可以執(zhí)行。
在計算機體系結構中,CPU 是對計算機的所有硬件資源(如存儲器、輸入輸出單元) 進行控制調配、執(zhí)行通用運算的核心硬件單元。CPU 是計算機的運算和控制核心。計算機系統(tǒng)中所有軟件層的操作,終都將通過指令集映射為CPU的操作。
由于CPU訪問內存以得到指令或數(shù)據(jù)的時間要比執(zhí)行指令花費的時間長很多,因此在CPU內部提供了一些用來保存關鍵變量、臨時數(shù)據(jù)等信息的通用寄存器。所以,CPU需要提供 一些特定的指令,使得可以從內存中讀取數(shù)據(jù)存入寄存器以及可以將寄存器數(shù)據(jù)存入內存。
CPU控制技術的主要形式,插入控制。CPU 對于操作控制信號的產生,主要是通過指令的功能來實現(xiàn)的,通過將指令發(fā)給相應部件,達到控制這些部件的目的。實現(xiàn)一條指令功能,主要是通過計算機中的部件執(zhí)行一序列的操作來完成。較多的小控制元件是構建集中處理模式的關鍵,目的是為了更好的完成CPU數(shù)據(jù)處理操作。
除了嵌入式系統(tǒng),多數(shù)CPU都有兩種工作模式:內核態(tài)和用戶態(tài)。這兩種工作模式是由PSW寄存器上的一個二進制位來控制的。內核態(tài)的CPU,可以執(zhí)行指令集中的所有指令,并使用硬件的所有功能。