cpu的主要作用是什么(cpu的作用和基本组成)

本篇文章无忧网将为大家介绍cpu的主要作用是什么(cpu的作用和基本组成)，下面一起来详细了解一下吧。

cpu的作用是什么？简单来说就是用来处理数据的，比如cpu负责执行程序，gpu负责显示图像，内存负责存储数据。那么问题来了，如果电脑的cpu不够用，是否可以直接使用内存来扩展呢？答案是肯定的，只要你有足够的内存，就可以通过外置硬盘来实现这个功能。下面我们就来看看哪些硬盘可以用来扩展内存。

一：cpu的主要作用是什么

其主要功能是：解释计算机指令和处理计算机软件中的数据。 CPU是计算机中的核心部件，负责读取指令、解码并执行指令。中央处理单元主要包括控制器和运算单元两部分，还包括高速缓冲存储器以及实现它们之间连接的数据和控制总线。电子计算机的三个核心部件是CPU、内存和输入/输出设备。中央处理器的功能主要是处理指令、执行运算、控制时间、处理数据。在计算机体系结构中，CPU是核心硬件单元，控制和分配计算机的所有硬件资源（如内存、输入输出单元）并执行通用操作。 CPU是计算机的计算和控制核心。计算机系统中所有软件层的操作最终都会通过指令集映射到CPU操作上。发展历史：CPU出现在大规模集成电路时代。处理器架构设计的迭代更新和集成电路技术的不断完善，促使其不断发展和完善。从最初专用于数学计算到广泛应用于通用计算，从4位到8位、16位、32位处理器，最后到64位处理器，从各厂家的不兼容到出现不同指令集架构规格的CPU自诞生以来一直在快速发展。

二：cpu的作用是什么？

继续上面的内容：

操作系统与其运行的内核硬件密切相关。操作系统扩展计算机的指令集并管理计算机的资源。因此，操作系统必须对硬件的运行有足够的了解，这里我们先简单介绍一下现代计算机中的计算机硬件。

简单个人计算机的组成从概念上看，简单个人计算机可以抽象为与上述类似的模型。 CPU、存储器和V/O设备串联在总线上，并通过总线与其他设备进行通信。

CPUCPU是计算机的大脑，它主要与内存交互，从内存中提取指令并执行。

CPU的执行周期是从内存中取出第一条指令，解码并确定其类型和操作数，执行它，然后取出，解码并执行后续指令，如此重复循环，直到程序运行完毕。

每个CPU 都有一组可以执行的特定指令。因此，x86 CPU 无法执行ARM 程序，ARM CPU 也无法执行x86 程序。

由于访问内存以执行或数据比执行指令需要更长的时间，因此所有CPU 都包含内部寄存器来保存关键变量和临时结果。因此，指令集中通常存在将关键字从内存加载到寄存器以及将关键字从寄存器存储到内存的指令。还有其他组合寄存器和内存中的操作数的指令，例如加法运算将两个操作数相加并将结果存储在内存中。

除了用于保存变量和临时结果的通用寄存器之外，大多数计算机还有几个程序员可见的特殊寄存器。其中之一是程序计数器，它指示要从内存中取出的下一条指令的地址。提取指令后，程序计数器将更新为要提取的下一个地址。

另一个寄存器是堆栈指针，它指向内存中当前堆栈的顶部。堆栈指针将包含输入过程中未存储在寄存器中的相关参数、局部变量和临时变量。

另一个寄存器是PSWProgram Status Word）程序状态字寄存器，它是由操作系统维护的8字节（64位）长类型的数据。它跟踪系统的当前状态。除非发生系统终止，否则我们可以忽略PSW。用户程序通常可以读取整个PSW，但通常只能写入其中的某些字段。 PSW在系统调用和1/0中起着重要作用。

操作系统必须了解所有寄存器。在时分复用CPU中，操作系统经常停止运行一个程序并启动另一个程序。每次操作系统停止运行程序时，操作系统都会保存所有寄存器的值，以便以后可以重新运行程序。

为了提高性能，CPU设计者早已放弃同时读取、解码和执行简单指令。许多现代CPU 都有同时获取多个指令的机制。

例如，CPU可能具有独立的访问、解码和执行单元，因此当CPU执行第N条指令时，它还可以解码N+1条指令并获取N+2条指令。这样的组织称为管道：

比流水线更先进的设计是超标量（superscalar）CPU，以下是超标量CPU的设计

在上述设计中，有多个执行单元，例如一个用于整数运算，一个用于浮点运算，一个用于布尔运算。两条或更多条指令被获取、解码和缓冲，直到它们被执行。每当执行单元空闲时，它就会检查缓冲区中是否有可以执行的指令。如果是，则从缓冲区中取出指令并执行。

这种设计的含义是应用程序通常是无序执行的。在大多数情况下，硬件负责确保此类操作的结果与顺序执行指令的结果相同。

除了嵌入式系统中使用的非常简单的CPU外，大多数CPU都有两种模式，即已经提到的内核模式和用户模式。

通常，PSW寄存器中的二进制位控制当前状态是内核模式还是用户模式。当运行在内核模式时，CPU可以执行任何指令集中的指令并使用硬件功能。在台式机和服务器上，操作系统通常以内核模式运行，使其可以访问完整的硬件。在大多数嵌入式系统中，一部分运行在内核态，其余运行在用户态。

用户应用程序通常运行在用户模式下。在用户模式下，CPU只能执行部分指令集，只能访问硬件的部分功能。一般来说，在用户模式下，所有与V/O和内存保护相关的指令都被禁止执行。当然，将PSW 模式的二进制位设置为内核模式也是禁止的。

为了获得操作系统的服务，用户程序必须使用系统调用（system call），系统调用会转换到内核态并调用操作系统。 TRAP指令用于将用户态切换到内核态并启用操作系统。当相关工作完成后，系统调用后的指令会将控制权交给用户程序。我们稍后将讨论操作系统调用的细节。

三：CPU的作用和重要性体现在哪里？

主板和CPU一样重要。其实每一项都非常重要，因为计算机性能也可以通过木桶效应来衡量。最重要的当然是主板、CPU、显卡、内存、硬盘。至于最新的，有贵的，也有便宜的。因为旧的不便宜，新的又贵。而是推出了一批新品，价格从高到低。当然，时间上会有一些差异。一般会推出一定价格的新产品来替代该价格的旧产品，旧产品会逐步淘汰。

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