计算机cpu如何工作的（掌握计算机cpu的工作原理）

1、CPU的外形及结构

CPU是整个计算机系统的核心部件，外部结构如下图所示。CPU看上去非常简单，是一个矩形片状物体。其中间凸起部分是CPU核心，它一般是一片指甲大小的、薄薄的硅晶片，在这块小小的硅片上，密布着数以千万计的晶体管，它们相互配合协调，完成各种复杂的运算和操作。为帮助散热，一般在CPU的核心上都加装一个金属封装壳，金属封装壳周围是CPU基板，它将CPU内部的信号引接到CPU针脚上。基板的背面有许多密密麻麻的镀金针脚，它是CPU与外部电路连接的通道。

2、CPU的组成部分

CPU内部主要由运算器、控制器和寄存器组组成，如下图所示。

运算器用来对数据进行各种算术运算和逻辑运算。控制器是CPU的指挥中心，它能对计算机指令进行分析，产生各种控制型信号。寄存器组用来临时存放参加运算的数据和计算的中间结果。

3、CPU的工作原理

CPU的工作原理就像一个工厂对产品的加工过程：进人工厂的原料（程序指令），经过物资部门（控制器）的调度分配，被送往生产线（运算器），生产出成品（寄存器组）后，再存储在仓库（内存）中，最后等着拿到市场上去卖（交由应用程序使用）。这个过程看起来相当长，实际上只是一瞬间发生的事情。也可以这样理解CPU只执行三种基本的操作，分别是读出数据、处理数据和往内存写数据。

现在，主流CPU还是Intel和AMD两家的天下。无论是高端还是低端，两大品牌都有着全线的产品。具体型号及产品可自行百度，这里不做过多介绍。

4、CPU常用术语

4.1．主频

衡量CPU速度快慢的一个重要指标就是CPU的工作频率，也叫做CPU的主频，主频亦称为内频。主频就是CPU的时钟频率，它控制着CPU工作节拍，主频越高，CPU工作节拍就越快，运算速度也就越高。主频通常用一秒钟内处理器所能发出电子脉冲数来测定，计量单位一般为MHz或GHz。目前P4的主频达3GHz以上，IBM公司已研制出速度高达110GHz。

4.2．外频

CPU跟外部（即系统总线）接触沟通的频率称为外频。外频是由主板提供，CPU以这个频率跟系统其他的配件进行沟通，因此，外频亦称为系统总线频率或前端总线速度（FSB）。早期CPU内部与外部的工作频率都相同，后来主频要比外频快。现在PⅢ的外频为133 MHz，P4的外频可采用高达800MHz的外频。

4.3．倍频

CPU的倍频，即倍频系数。它足指CPU主频和外频之间存在着一个比值关系，这个比值就是倍频系数。所以，主频和外频、倍频三者的关系是：主频=外频×倍频

4.4．超频

外频和倍频都可以根据CPU参数通过主板跳线或程序来设置，从而设定CPU主频。通过适当提高外频或倍频，有些CPU的主频可以超过它的标称工作频率，这就是习惯上称的“超频”。超频可以在一定程度上提高系统的性能，但是超频会导致CPU的功耗增加，使CPU工作温度升高，甚至损坏CPU。

4.5．一级缓存（L1 Cache）

一级缓存也称L1高速缓存，它封装在CPU芯片内部的高速缓存，用于暂时存储CPU运算时的部分指令和数据，存取速度与CPU主频相近。内置的L1高速缓存的容量和结构对CPU的性能影响较大，一级缓存容量越大，则CPU处理速度就会越快，对应的CPU价格也就越高。

4.6．二级缓存（L2 Cache）

二级缓存亦称L2高速缓存，指CPU外部的高速缓存。像一级缓存一样，二级缓存越大，则CPU处理速度就越快，整台计算机性能也就越好。一级缓存和二级缓存都位于CPU和内存之间，用于缓解高速CPU与慢速内存速度匹配问题。

4.7、超线程技术

超线程技术是Intel的创新设计，就是在一个处理器中放人两个逻辑处理单元，让多线程的应用程序能够并行处理多项任务，提高CPU的运行效率。