計(jì)算機(jī)的核心部位，CPU芯片的詳細(xì)講解

（文章來(lái)源：郭振于）

計(jì)算機(jī)從一屋子電子管到小得可以拿在手中，其實(shí)體積上的巨大變化都發(fā)生在CPU上，所說(shuō)的超大規(guī)模集成電路也指CPU的集成規(guī)模?？梢哉f(shuō)，整個(gè)電腦上的幾乎所有設(shè)備都是為了配合CPU而存在的，CPU才是電腦真正的核心。

一提到電腦，大家通常會(huì)說(shuō)“我的電腦是酷睿2的"。那么這個(gè)“酷睿2"到底是什么呢？下面來(lái)講一 講電腦的核心一_CPU。上面提到的 “酷睿2”其實(shí)就是Intel公 司的CPU的名字。我們通常用CPU的名字來(lái)代表電腦名，這樣別人很容易就可以從CPU家族中找到這個(gè)CPU的定位，從而對(duì)電腦的配置有一個(gè)大概的定位，這也不難看出CPU對(duì)電腦的重要程度。

CPU (Central Processing Unit,中央處理器)的作用是根據(jù)程序命令進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算和控制整個(gè)電腦，就像人類的大腦可以根據(jù)眼見(jiàn)耳聞的信息來(lái)判斷并控制手腳的動(dòng)作一樣，CPU也可以根據(jù)鍵盤(pán)和鼠標(biāo)傳來(lái)的信息來(lái)判斷、控制和協(xié)調(diào)電腦上的所有設(shè)備。

雖然目前市場(chǎng)上的CPU不單單來(lái)自Intel公司和AMD公司，但這兩家公司的產(chǎn)品占據(jù)了市場(chǎng)的絕大部分份額，所以下面的紹會(huì)以Intel和AMD為主對(duì)CPU進(jìn)行深入的介紹。

CPU是由很多晶體管組合而成的，這些晶體管的材質(zhì)是“半導(dǎo)體"。從名字上可以看出，半導(dǎo)體是介于導(dǎo)體和絕緣體之間的一種物質(zhì)，在滿足條件的情況下可以從導(dǎo)體變成絕緣體，也可以從絕緣體變成導(dǎo)體，這就足夠讓它具有兩個(gè)狀態(tài)，即導(dǎo)電的"1"和不導(dǎo)電的"0"。有了0和1狀態(tài)的晶體管就構(gòu)成了二進(jìn)制語(yǔ)言中最基本的單元“位”(Bit) 。那么，如果有8個(gè)這樣的晶體管并排排列，則可以同時(shí)表示8bit，也就是一個(gè)"字節(jié)”(Byte) ，比如"10101010"。 字節(jié)是電腦語(yǔ)言中最常用的單位。那么一個(gè)CPU中到底有多少個(gè)晶體管呢？最早期的CPU8086有近3萬(wàn)個(gè)晶體管，最先進(jìn)的AMD推土機(jī)CPU則有20億個(gè)晶體管。

大家可以想象，20億個(gè)晶體管被集成在幾毫米的底盤(pán)硅片上需要多高的精密度，即使一粒微小的浮塵都有可能損害CPU，因此CPU必須在絕對(duì)無(wú)塵的環(huán)境下用精密的儀器來(lái)制作。晶體管之間的相互連通靠的是金屬金、銅、鋁，早期的CPU中用的是鋁，現(xiàn)在已經(jīng)用銅代替了，金在導(dǎo)電性和低損耗上是最佳材料，但由于價(jià)格昂貴難以實(shí)現(xiàn)。

CPU主要由3個(gè)部分組成，即算術(shù)邏輯單元(Arithmetic LogicUnit， ALU)、控制單元(Control Unit)、 輸入輸出單元(Input/Output Unit)組成。為了讓CPU正常工作，還有一些重要的組成部分，它們是內(nèi)部緩存、寄存器、內(nèi)部總線和外部總線。

算術(shù)邏輯單元：算術(shù)邏輯單元是執(zhí)行所有運(yùn)算和比較的功能模塊?？刂茊卧嚎刂茊卧枪芾鞢PU所有動(dòng)作的功能模塊。輸入/輸出單元：輸入/輸出單元是管理進(jìn)出CPU數(shù)據(jù)和命令的功能模塊。寄存器：寄存器是與外部RAM相似的CPU內(nèi)部的存儲(chǔ)空間，存儲(chǔ)的是ALU正在處理的計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)、命令和地址等內(nèi)容。
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