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cpu的工作原理是怎样的?品牌又有哪些

来源:华强商城 发布时间:2020-03-23

摘要: 就像人的心脏一样,计算机也有自己的“心脏”,这就是大家所熟知的cpu,是计算机最核心的零部件,现在市场上有很多生产cpu的厂家,但知名的品牌也就那几家。那么,大家知道cpu的工作原理是怎样的吗?cpu有哪些品牌呢?下面就一起来看看吧。

  就像人的心脏一样,计算机也有自己的“心脏”,这就是大家所熟知的cpu,是计算机最核心的零部件,现在市场上有很多生产cpu的厂家,但知名的品牌也就那几家。那么,大家知道cpu的工作原理是怎样的吗?cpu有哪些品牌呢?下面就一起来看看吧。

cpu的工作原理是怎样的?品牌又有哪些

  什么是cpu

  中央处理器(CPU),是电子计算机的主要设备之一,电脑中的核心配件。其功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。CPU是计算机中负责读取指令,对指令译码并执行指令的核心部件。中央处理器主要包括两个部分,即控制器、运算器,其中还包括高速缓冲存储器及实现它们之间联系的数据、控制的总线。电子计算机三大核心部件就是CPU、内部存储器、输入/输出设备。中央处理器的功效主要为处理指令、执行操作、控制时间、处理数据。

  在计算机体系结构中,CPU 是对计算机的所有硬件资源(如存储器、输入输出单元) 进行控制调配、执行通用运算的核心硬件单元。CPU 是计算机的运算和控制核心。计算机系统中所有软件层的操作,最终都将通过指令集映射为CPU的操作。

  cpu的工作原理

  冯诺依曼体系结构是现代计算机的基础。在该体系结构下,程序和数据统一存储,指令和数据需要从同一存储空间存取,经由同一总线传输,无法重叠执行。根据冯诺依曼体系,CPU的工作分为以下 5 个阶段:取指令阶段、指令译码阶段、执行指令阶段、访存取数和结果写回。

  取指令(IF,instruction fetch),即将一条指令从主存储器中取到指令寄存器的过程。程序计数器中的数值,用来指示当前指令在主存中的位置。当 一条指令被取出后,PC中的数值将根据指令字长度自动递增。

  指令译码阶段(ID,instruction decode),取出指令后,指令译码器按照预定的指令格式,对取回的指令进行拆分和解释,识别区分出不同的指令类 别以及各种获取操作数的方法。

  执行指令阶段(EX,execute),具体实现指令的功能。CPU的不同部分被连接起来,以执行所需的操作。

  访存取数阶段(MEM,memory),根据指令需要访问主存、读取操作数,CPU得到操作数在主存中的地址,并从主存中读取该操作数用于运算。部分指令不需要访问主存,则可以跳过该阶段。

  结果写回阶段(WB,write back),作为最后一个阶段,结果写回阶段把执行指令阶段的运行结果数据“写回”到某种存储形式。结果数据一般会被写到CPU的内部寄存器中,以便被后续的指令快速地存取;许多指令还会改变程序状态字寄存器中标志位的状态,这些标志位标识着不同的操作结果,可被用来影响程序的动作。

  在指令执行完毕、结果数据写回之后,若无意外事件(如结果溢出等)发生,计算机就从程序计数器中取得下一条指令地址,开始新一轮的循环,下一个指令周期将顺序取出下一条指令。

  cpu的品牌有哪些

  1、“龙芯”系列芯片

  “龙芯”系列芯片是由中国科学院中科技术有限公司设计研制的,采用MIPS体系结构,具有自主知识产权,产品现包括龙芯1号小CPU、龙芯2号中CPU和龙芯3号大CPU三个系列,此外还包括龙芯7A1000桥片。 龙芯1号系列32/64位处理器专为嵌入式领域设计,主要应用于云终端、工业控制、数据采集、手持终端、网络安全、消费电子等领域,具有低功耗、高集成度及高性价比等特点。其中龙芯lA 32位处理器和龙芯1C 64位处理器稳定工作在266~300 MHz,龙芯1B处理器是一款轻量级32位芯片。龙芯1D处理器是超声波热表、水表和气表的专用芯片。2015年,新一代北斗导航卫星搭载着我国自主研制的龙芯1E和1F芯片,这两颗芯片主要用于完成星间链路的数据处理任务一。

  龙芯2号系列是面向桌面和高端嵌入式应用的64位高性能低功耗处理器。龙芯2号产品包括龙芯2E、2F、2H和2K1000等芯片。龙芯2E首次实现对外生产和销售授权。龙芯2F平均性能比龙芯 2E高20%以上,可用于个人计算机、行业终端、工业控制、数据采集、网络安全等领域。龙芯2H于2012年推出正式产品,适用计算机、云终端、网络设备、消费类电子等领域需求,同时可作为HT或者 PCI-e接口的全功能套片使用。2018年,龙芯推出龙芯2K1000处理器,它主要是面向网络安全领域及移动智能领域的双核处理芯片,主频可达1 GHz,可满足工业物联网快速发展、自主可控工业安全体系的需求。

  龙芯3号系列是面向高性能计算机、服务器和高端桌面应用的多核处理器,具有高带宽,高性能,低功耗的特征。龙芯3A3000/383000处理器采用自主微结构设计,主频可达到1.5 GHz以上;计划2019年面向市场的龙芯3A4000为龙芯第三代产品 的首款四核芯片,该芯片基于28 nm工艺,采用新研发的GS464V 64位高性能处理器核架构,并实现 256位向量指令,同时优化片内互连和访存通路, 集成64位DDR3/4内存控制器,集成片内安全机 制,主频和性能将再次得到大幅提升。

  龙芯7A1000桥片是龙芯的第一款专用桥片组产品,目标是替代AMDRS780+SB710桥片组,为龙芯处理器提供南北桥功能。它于2018年2月份发布,目前搭配龙芯3A3000以及紫光4G DDR3内存应用在一款高性能网络平台上。该方案整体性能相较于3A3000+780e平台有较大提升,具有高国产率、高性能、高可靠性等特点。

  2、Intel

  根据Intel产品线规划,目前Intel九代酷睿有三种产品:i9/i7/i5,除了具有高性价比优势外,Intel九代酷睿还能够使笔记本电脑更具便携性、更好的无线网络连接能力、更快的数据传输速度。具体到产品上,Intel第九代酷睿H系列、HK系列基于14nm制程工艺的Coffee Lake架构打造,包含了Intel酷睿i5-9300H、Intel酷睿i5-9400H、Intel酷睿i79750H、Intel酷睿i7-9850H、Intel酷睿i9-9880H以及Intel酷睿i9-9980HK等,其中第九代酷睿H系列处理器一般来说主要应用于游戏本,九代酷睿i5核心显卡为UHD630,支持双通道DDR4-2666内存。除了CPU主频和线程的提升,新平台通过改进的英特尔Dynamic Tuning可以发挥处理器最大性能;通过英特尔Thermal Velocity Boost技术在睿频基础上进 一步提高频率;同时还针对新显卡进行了底层优化, 并强化了雷电3接口的支持。

  3、AMD

  AMD速龙X4 860K是AMD针对入门级市场推出的一款四核处理器,用于取代之前发布的760K。速龙X4 860K采用Kaveri架构,采用了模块化设计,两个核心共享一个浮点计算单元,和A10 APU如出一辙,我们可以简单地看成无GPU的 A10。这款处理器采用原生四核设计,拥有4MB二级缓存,默认频率为3.7GHz, 可在高负荷下动态调整至4.0GHz。

  4、上海兆芯

  上海兆芯集成电路有限公司是成立于2013年的国资控股公司,其生产的处理器采用x86架构,产品主要有开先ZX-A、ZX-c/ZX-C+、 ZX-D、开先KX一 5000和KX一6000;开胜ZX—C+、ZX—D、KH一20000 等。其中开先KX一5000系列处理器采用28 nm工艺,提供4核或8核两种版本,整体性能较上一代产品提升高达140%,达到国际主流通用处理器性能水准,能够全面满足党政桌面办公应用,以及包括4K超高清视频观影等多种娱乐应用需求。开胜KH-20000系列处理器是兆芯面向服务器等设备推出的CPU产品。开先KX-6000系列处理器主频高达3.0 GHz,兼容全系列Windows操作系统及中科方德、中标麒麟、普华等国产自主可控操作系统,性能与Intel第七代的酷睿i5相当。

  5、上海申威

  申威处理器简称“Sw处理器”,出自于DEC的Alpha 21164,采用Alpha架构,具有完全自主知识产权,其产品有单核Sw-1、双核Sw-2、四核Sw-410、十六核SW-1600/SW-1610等。神威蓝光超级计算机使用了8704片SW一1600,搭载神威睿思操作系统,实现了软件和硬件全部国产化。而基于Sw-26010构建的“神威·太湖之光”超级计算机自2016 年6月发布以来,已连续四次占据世界超级计算机TOP 500榜单第一,“神威·太湖之光”上的两项千万 核心整机应用包揽了2016、2017年度世界高性能计算应用领域最高奖“戈登·贝尔”奖。

  cpu有哪些品牌?在上文中,小编为大家做了简单的介绍。其实,cpu还有其他品牌,比如英特尔、三星、华硕等,这些都是非常的,很有市场竞争力,大家也可以去了解了解,希望本文能够帮助到大家。

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