延长智慧触角 处理器基本构成原理揭密

　　经常与电脑打交道的人多半都知道处理器的存在，但是这个方寸之地所容纳的微观世界却并不为多数人了解。为了方便大家了解处理器的基本构造，笔者特准备了这篇文章，接下来就和大家一同分享一下。

　　一般CPU的内部结构可分为：控制单元、逻辑运算单元、存储单元（包括内部总线和缓冲器）三大部分。控制单元完成数据处理整个过程中的调配工作，逻辑单元则完成各个指令以便得到程序最终想要的结果，存储单元就负责存储原始数据以及运算结果。浑然一体的配合使得处理器拥有了强大的功能，可以完成包括浮点、多媒体等指令在内的众多复杂运算，也为数字时代加入了更多的活力。

处理器构造解析

　　从构造方面来看，处理器大致可分为八个单元：

　　第一：指令高速缓存，俗称指令寄存器。它是芯片上的指令仓库，有了它微处理器就不必停下来查找计算机内存中的指令，从而大幅提高了处理器的运算速度。

　　第二，译码单元，俗称指令译码器。它负责将复杂的机器语言指令解译成运算逻辑单元（ALU）和寄存器能够理解的简单格式，就像一位外交官。

　　第三：控制单元。既然指令可以存入处理器，而且有相应指令来完成运算前的准备工作，背后自然有一个扮演推动作用的角色——它便是负责整个处理过程的操作控制器。根据来自译码单元的指令，它会生成控制信号，告诉运算逻辑单元（ALU）和寄存器如何运算、对什么进行运算以及对结果进行怎样的处理。

　　第四：寄存器。它对于处理器来说非常的重要，除了存放程序的部分指令，它还负责存储指针跳转信息以及循环操作命令，是运算逻辑单元（ALU）为完成控制单元请求的任务所使用的数据的小型存储区域，其数据来源可以是高速缓存、内存、控制单元中的任何一个。

　　第五：逻辑运算单元（ALU）。它是处理器芯片的智能部件，能够执行加、减、乘、除等各种命令。此外，它还知道如何读取逻辑命令，如或、与、非。来自控制单元的讯息将告诉运算逻辑单元应该做些什么，然后运算单元会从寄存器中间断或连续提取数据，完成最终的任务。

　　第六：预取单元。处理器效能发挥对其依赖非常明显，预取命中率的高低直接关系到处理器核心利用率的高低，进而带来指令执行速度上的不同。根据命令或要执行任务所提出的要求，何时时候，预取单元都有可能从指令高速缓存或计算机内存中获取数据和指令。当指令到达时，预取单元最重要的任务就是确保所有指令均排列正确，然后发送给译码单元。

　　第七：总线单元，它就像一条高速公路，快速完成各个单元间的数据交换，也是数据从内存流进和流出处理器的地方。

　　第八：数据高速缓存。存储来自译码单元专门标记的数据，以备逻辑运算单元使用，同时还准备了分配到计算机不同部分的最终结果。

　　通过以上介绍可以看出处理器虽小，内部却像一个发达的装配工厂，环环相扣，层层相套。正因为有了相互间的协作配合，才使得指令最终得以执行，才构成了图文并茂、影像结合的神奇数字世界，也为人类开启了一道极具想象空间的大门。在这里人类将把梦想变成现实，在这里人类将把智慧的触角延伸到更多的角落。