CPU是Central Processing Unit的縮寫,是中央處理器的意思。我們經常聽人談到的486,Pentium就是CPU 。CPU是一個電子元件,其規格就標註在元件上或元件的包裝盒上,如i80486DX2-66這行編號就代表了這顆處理器是Intel公司製造的486等級的CPU,它的最高工作頻率是66Mhz;又如K6-200的CPU,代表了這顆是AMD公司製造的586MMX級的CPU,它的最高工作頻率是200Mhz。

CPU的工作原理其實很簡單,它的內部元件主要包括:控制單元,邏輯單元,儲存單元三大部分。指令由控制單元分配到邏輯運算單元,經過加工處理後,再送到儲存單元裡等待應用程式的使用。

CPU的工作原理:

從控制單元開始,CPU就開始了正式工作,中間的過程是透過邏輯運算單元來進行運算處理,交到儲存單元代表工作結束。首先,指令指標會通知CPU,將要執行的指令放置在記憶體中的儲存位置。因為記憶體中的每個儲存單元都有編號(稱為地址),可以根據這些地址把資料取出,透過地址匯流排送到控制單元中,指令譯碼器從指令暫存器IR中拿來指令,翻譯成CPU可以執行的形式,然後決定完成該指令需要哪些必要的操作,它將告訴算術邏輯單元(ALU)什麼時候計算,告訴指令讀取器什麼時候取數值,告訴指令譯碼器什麼時候翻譯指令等等。

1.指令快取記憶體

是晶片上的指令倉庫,這樣微處理器就不必停下來查詢計算機的記憶體中的指令。這種快速方式加快了處理速度。

2.控制單元

它負責有整個處理過程。根據來自譯碼單元的指令,它會生成控制訊號,告訴運算邏輯單元(ALU)和暫存器如何運算、對什麼進行運算以及怎樣對結果時處理。

3.運算邏輯單元(ALU)

是晶片的智慧部件,能夠執行加、減、乘、除等各種命令。此外,它還知道如何讀取邏輯命令,如或、與、非。來自控制單元的訊息將告訴運算邏輯單元應該做些什麼,然後運算單元將暫存器中提取資料。以完成任務。

4.暫存器

是運算邏輯單元(ALU)為完成控制單元請求的任務所使用的資料的小型儲存區域。(資料可以來自快取記憶體、記憶體、控制單元)

5.預取單元

根據命令或將要執行的任務決定,何時開始從指令快取記憶體或計算機記憶體中獲取資料和指令。當指令到達時,預取單元最重要任務是確保所有指令均按正確的排列,以傳送到譯碼單元。

6.資料快取記憶體

儲存來自譯碼單元專門標記的資料,以備運算邏輯裝單元

CPU又稱中央處理器，是一種可以執行計算機或手機程式的電子電路。CPU的小型化和標準化已經遠遠超出了專用計算機的有限應用範圍。從汽車到手機，現代微處理器無所不在。

就效能而言，時鐘速率是中央處理器的主要特徵之一。時鐘速率是任何同步電路中時鐘頻率的基本速率，單位為每秒週期數(單位為赫茲、千赫茲、兆赫或千兆赫茲)。單個時鐘週期(在現代非嵌入式微處理器中通常短於納秒)在邏輯0和邏輯1狀態之間切換。

對於任何特定的中央處理器，用另一個振盪頻率兩倍的晶體替換晶體通常會使中央處理器以兩倍的效能執行。這也將使中央處理器產生大約兩倍的廢熱。

工程師們正努力推進當前架構的邊界，並不斷尋找新的方法來設計時鐘跳動更快或每時鐘消耗更少能量的處理器。這就產生了新的更冷的處理器，可以以更高的時鐘速率執行。

科學家們還在繼續尋找新的設計，允許處理器以與舊處理器相同或更低的時鐘速率執行，但是每個時鐘週期完成更多指令。

處理器的時鐘速率僅用於提供同一處理器家族和同一代計算機晶片之間的比較。

時鐘頻率可能會非常誤導人，因為不同的計算機晶片在一個週期內可以完成的工作量是不同的。比較不同的計算機或不同的處理器系列時，不應使用時鐘速率。相反，應該使用某種軟體基準。

智慧手機配備了更先進的嵌入式晶片組，可以根據自己的程式設計執行許多不同的任務。

作為晶片組核心的中央處理器的效能對於智慧手機的日常使用者體驗和整體計算效能至關重要。人們傾向於使用主中央處理器的時鐘速率來比較競爭終端產品的效能。但是正如我們已經指出的，處理器的時鐘速率只對提供同一處理器家族和同一代計算機晶片之間的效能比較有用。對於所有其他目的，最好使用軟體基準來確定比較效能。