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计算机底层03-CPU工作原理

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丶禁飞 发表于 2021-1-1 10:30:07 | 显示全部楼层 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题
CPU工作原理

上接:盘算机底层02-盘算机指令与指令集
1. CPU发展


服务器:使用intel E系列 服务器CPU E3 E5 E7
Intel :4004—8008
第一代民用CPU Intel i8086 /8087 协处置处罚器(浮点运算)
第二代 8088 实质上就是8086架构的升级版 真正意义上的第二代是80286后续的CPU接着为80386,80486,|80586|的时候想要注册发现已经被注册了 所以80586开始后起名叫做|Pentium 奔驰1|----pentium4----[奔驰D]–到后续使用酷睿CPU最开始酷睿–>i 直到酷睿i系列 i3->i5->i7->i9
举例:i7 第一代CPU i7-9xx
​ 第二代CPU 2700 2700K(可以超频).。。。
​ 第三代CPU 3700.。。。。。。
  下图是Intel的中央处置处罚单位 第一代i7 920





CPU插槽 一般PC–只有一个插槽 而服务器至少两个以上 叫路 如果是两路主板就会通常预留两个插槽

在i7 920中大概有7到10亿个晶体管
2.Central Processiong Unit ---- 时钟/主频

cpu目前在大规模集成电路里放的是晶体管,而晶体管里面控制0,1是通过电(on,off)电通-电阻,在晶体管之前使用电子管 需要使用呆板开关,而晶体管使用电子开关,速度比呆板开关快许多。
cpu通电之后,晶元产生震动就会产生震动频率,cpu在震动频率的上升沿就会举行处置处罚盘算,多少赫兹在一秒钟时间Cpu就会通过多少上升沿,意味着主频越高单位时间内处置处罚的次数越多。
通常情况下在接近主板附近有一个频率发生器,在CPU之外 也就是叫做外频,CPU的内部频率叫做主频,而主频=外频*倍频(CPU控制倍频率)所以4700与4700k的区别在于两者的倍频是不同的 4700的倍频是锁定的 而4700k的倍频不锁定,意味着主频会随着倍频的增长而增长,性能更好,在民用机中分为锁频和不锁频的两种
睿频:电压大,功耗上升要是将一个CPU连续以最高频率工作,功耗是保持最大功耗,有些笔记本功耗大的话续航就变低了,但是CPU并不是时时刻刻都是以最高频率工作,在某些时刻需要低主频举行工作,而睿频是一种动态的调解频率使cpu举行工作
频率关系:1HZ=1s震动一次 1KHZ=1000 1MHZ=1000K=1000*1000
​ 1GHZ=1000MHZ=1000*1000KHZ=10亿次
CPU:是不是主频越高,性能越强呢
​ 主频决定单位时间内处置处罚的次数,每一次运算性能另有参数,每一次另有处置处罚的性能,与晶体管数量有关系,还要权衡工艺,晶体管越来越小就会越好
3. 中断系统:interrupt


举例:CPU正在做解题运算,将某个数值输出给打印机,CPU响应,转入管理程序(处置处罚中断)
​ 如果发生了中断,现在正在做运算,会有寄存器存储加数被加数,相当于把寄存器转移,|掩护现场|在转管之前就要掩护现场。中断处置处罚完成后,最后规复现场。举行上下文切换
中断由CPU–中断系统|早期在north bridge|
中断源

程序事故中断:代码布局不清晰,大概导致内存堆栈溢出,导致CPU无法正常工作
硬件故障中断:比如主板组件短路
I/O中断 :I/O输入输出,所有的IO设备都是外部设备,比如硬盘。。。
4. CPU的进程和线程

CPU早期都是单核的,从奔驰开始就是多焦点了,将多个独立的CPU举行封装在一个晶片上,多核的CPU里面是多个焦点
2核和两路,两核是指,一个芯片种封装2个逻辑CPU焦点,而两路是指一个主板设置2个CPU插槽,2路*2核=4个逻辑焦点。
在intel的发展中,Hyper Thread 超线程技能:
将一个逻辑焦点,增大5%的晶元面积(超空间)增强单个逻辑焦点,将一个逻辑举行并行处置处罚,模仿出两个逻辑焦点
如果2路2焦点的使用超线程技能,那么我们看到的是8个焦点
在使用超线程技能后,逻辑焦点之间的资源是共享一个物理焦点的,性能约莫提升30%

CPU:时间
时间分片 分成多份交给多个程序 就可以实现多个任务,多个进程串行处置处罚
Cpu的资源是时间,才会有上升沿
线程:是资源调治的最小单位,一个进程中的所有线程共享该进程的所有资源
下接:盘算机底层04-盘算机存储条理架构

来源:https://blog.csdn.net/qq_39889310/article/details/111916743
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