De inre delarna av en CPU (central bearbetningsenhet) är komplexa och sammankopplade, men kan i stort sett kategoriseras i flera viktiga komponenter:
1. Styrenhet (CU):
* Funktion: Cu är "hjärnan" för CPU, hämtar instruktioner från minnet, avkodar dem och riktar utförandet av dessa instruktioner. Det fungerar som trafikstyrenhet och samordnar alla andra komponenter. Den hanterar den hämtningsdekode-exekverade cykeln.
2. Aritmetisk logikenhet (ALU):
* Funktion: ALU utför aritmetiska operationer (tillägg, subtraktion, multiplikation, uppdelning) och logiska operationer (och, eller, xor, inte) på data. Det är där de faktiska beräkningarna inträffar.
3. Register:
* Funktion: Höghastighetslagringsplatser inom CPU. De har data och instruktioner som för närvarande behandlas. Olika typer av register finns, inklusive:
* Allmänna register: Används för tillfällig lagring av data under beräkningar.
* Instruktionsregister (IR): Har den nuvarande instruktionen som genomförs.
* Programräknare (PC): Har minnesadressen för nästa instruktion som ska hämtas.
* Statusregister (SR/FLAGS): Har information om resultaten av verksamheten (t.ex. bär, noll, överflöd).
4. Cache:
* Funktion: Extremt snabbt minne beläget på CPU -chipet själv. Den lagrar ofta åtkomst till data och instruktioner, vilket avsevärt påskyndar behandlingen genom att minska behovet av att komma åt långsammare huvudminne (RAM). Olika nivåer av cache finns (L1, L2, L3), där L1 är den snabbaste och minsta och L3 är den långsammaste och största.
5. Busgränssnittsenhet (BIU):
* Funktion: Hanterar kommunikation mellan CPU och andra komponenter i datorsystemet, såsom minne och inmatning/utgångsenheter. Detta handlar om att överföra data och instruktioner till och från CPU.
6. Floating Point-enhet (FPU):
* Funktion: En specialiserad enhet för hantering av flytande punkt aritmetik (beräkningar som involverar decimalnummer). Detta är viktigt för vetenskapliga och grafiska tillämpningar. Många moderna CPU:er integrerar FPU i kärnan, medan vissa äldre hade det som ett separat chip.
7. Memory Management Unit (MMU):
* Funktion: (Inte närvarande i alla CPU:er, särskilt enklare) hanterar översättningen av virtuella minnesadresser till fysiska minnesadresser. Detta är avgörande för multitasking och virtuell minnesdrift.
hur de arbetar tillsammans:
Den hämtningsdekode-exekutiga cykeln är hjärtat i CPU-drift:
1. hämta: CU hämtar nästa instruktion från minnet (ofta med hjälp av cachen och BIU). Instruktionens adress erhålls från datorn.
2. avkodning: CU avkodar den hämtade instruktionen för att bestämma den operation som ska utföras och operanderna (data).
3. Utför: CU leder ALU eller FPU att utföra den angivna operationen på de uppgifter som hålls i register. Resultaten lagras i register.
4. butik (implicit): Resultaten av operationen kan lagras tillbaka till minnet eller andra register. Datorn uppdateras för att peka på nästa instruktion.
Denna cykel upprepar kontinuerligt och bearbetar instruktioner en efter varandra, vilket gör att CPU kan utföra sina datoruppgifter. Hastigheten och effektiviteten för dessa processer bestämmer CPU:s totala prestanda.
