一、CPU介紹

　　CPU即中央處理器是一塊超大規(guī)模的集成電路，是一臺(tái)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算核心（Core）和控制核心（ Control Unit）。它的功能主要是解釋計(jì)算機(jī)指令以及處理計(jì)算機(jī)軟件中的數(shù)據(jù)。

　　中央處理器主要包括運(yùn)算器（算術(shù)邏輯運(yùn)算單元，ALU，Arithmetic Logic Unit）和高速緩沖存儲(chǔ)器（Cache）及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)（Data）、控制及狀態(tài)的總線（Bus）。它與內(nèi)部存儲(chǔ)器（Memory）和輸入/輸出（I/O）設(shè)備合稱為電子計(jì)算機(jī)三大核心部件。

　　二、CPU的物理結(jié)構(gòu)

　　邏輯部件

　　英文Logic components；運(yùn)算邏輯部件。可以執(zhí)行定點(diǎn)或浮點(diǎn)算術(shù)運(yùn)算操作、移位操作以及邏輯操作，也可執(zhí)行地址運(yùn)算和轉(zhuǎn)換。

　　寄存器

　　寄存器部件，包括寄存器、專用寄存器和控制寄存器。 通用寄存器又可分定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)兩類，它們用來保存指令執(zhí)行過程中臨時(shí)存放的寄存器操作數(shù)和中間（或最終）的操作結(jié)果。 通用寄存器是中央處理器的重要部件之一。

　　控制部件

　　英文Control unit；控制部件，主要是負(fù)責(zé)對(duì)指令譯碼，并且發(fā)出為完成每條指令所要執(zhí)行的各個(gè)操作的控制信號(hào)。

　　其結(jié)構(gòu)有兩種：一種是以微存儲(chǔ)為核心的微程序控制方式；一種是以邏輯硬布線結(jié)構(gòu)為主的控制方式。微存儲(chǔ)中保持微碼，每一個(gè)微碼對(duì)應(yīng)于一個(gè)最基本的微操作，又稱微指令；各條指令是由不同序列的微碼組成，這種微碼序列構(gòu)成微程序。中央處理器在對(duì)指令譯碼以后，即發(fā)出一定時(shí)序的控制信號(hào)，按給定序列的順序以微周期為節(jié)拍執(zhí)行由這些微碼確定的若干個(gè)微操作，即可完成某條指令的執(zhí)行。

　　簡單指令是由（3～5）個(gè)微操作組成，復(fù)雜指令則要由幾十個(gè)微操作甚至幾百個(gè)微操作組成。

　　三、CPU的主要功能

　　處理指令

　　英文Processing instructions；這是指控制程序中指令的執(zhí)行順序。程序中的各指令之間是有嚴(yán)格順序的，必須嚴(yán)格按程序規(guī)定的順序執(zhí)行，才能保證計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工作的正確性。

　　執(zhí)行操作

　　英文Perform an action；一條指令的功能往往是由計(jì)算機(jī)中的部件執(zhí)行一系列的操作來實(shí)現(xiàn)的。CPU要根據(jù)指令的功能，產(chǎn)生相應(yīng)的操作控制信號(hào)，發(fā)給相應(yīng)的部件，從而控制這些部件按指令的要求進(jìn)行動(dòng)作。

　　控制時(shí)間

　　英文Control time；時(shí)間控制就是對(duì)各種操作實(shí)施時(shí)間上的定時(shí)。在一條指令的執(zhí)行過程中，在什么時(shí)間做什么操作均應(yīng)受到嚴(yán)格的控制。只有這樣，計(jì)算機(jī)才能有條不紊地工作。

　　處理數(shù)據(jù)

　　即對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算，或進(jìn)行其他的信息處理。

　　其功能主要是解釋計(jì)算機(jī)指令以及處理計(jì)算機(jī)軟件中的數(shù)據(jù)， 并執(zhí)行指令。在微型計(jì)算機(jī)中又稱微處理器，計(jì)算機(jī)的所有操作都受CPU控制，CPU的性能指標(biāo)直接決定了微機(jī)系統(tǒng)的性能指標(biāo)。CPU具有以下4個(gè)方面的基本功能：數(shù)據(jù)通信，資源共享，分布式處理，提供系統(tǒng)可靠性。運(yùn)作原理可基本分為四個(gè)階段：提取（Fetch）、解碼（Decode）、執(zhí)行（Execute）和寫回（Writeback）。

　　四、cpu的緩存介紹

　　cpu緩存現(xiàn)在都分兩個(gè)級(jí)別，一及緩存稱L1 cache，二級(jí)緩存稱為L2 cache.

　　當(dāng)然對(duì)于不同cpu，兩及緩存的作用是不同的。但總體來說，緩存是儲(chǔ)存cpu急需處理的數(shù)據(jù)的地方，當(dāng)cpu要處理東西的時(shí)候，緩存中就開始儲(chǔ)存這些數(shù)據(jù)，由于緩存速度非常之高，所以，cpu讀取這些數(shù)據(jù)的速度就相當(dāng)快。

　　由于緩存容量相當(dāng)小，但是當(dāng)緩存中的數(shù)據(jù)處理完了又沒有來得及重新添滿的時(shí)候，或者是緩存中的數(shù)據(jù)不是cpu馬上要處理的數(shù)據(jù)的時(shí)候，cpu就只有跳過緩存，直接村內(nèi)存讀取，內(nèi)存的速度要相對(duì)慢得多，所以這個(gè)時(shí)候cpu整體的速度就下降了。

　　當(dāng)然，AMD和intel在緩存上的結(jié)構(gòu)完全不同，這個(gè)造成了為什么intel的主流處理器的L2 cache緩存在2-4Mb，而AMD的L2 cache只有256kb-512kb.這個(gè)我們就要說到他們L1 cache的區(qū)別了。

　　intel的L1中不儲(chǔ)存cpu要處理的實(shí)際數(shù)據(jù)，他儲(chǔ)存的都是L2中數(shù)據(jù)的目錄，也就是intel的cpu要處理數(shù)據(jù)的時(shí)候先要訪問L1，為的是了解他要儲(chǔ)存的實(shí)際數(shù)據(jù)在L2中具體的位置。這個(gè)大大減少了cpu尋找L2數(shù)據(jù)的時(shí)間。比喻起來，intel的L2是一個(gè)倉庫，L1關(guān)于就是這個(gè)倉庫中儲(chǔ)存東西具體位置的目錄。

　　AMD完全不同，L1中就儲(chǔ)存實(shí)際數(shù)據(jù)，L2也儲(chǔ)存實(shí)際數(shù)據(jù)，當(dāng)L1中的數(shù)據(jù)用完了的時(shí)候，或者L1不能裝的過大的數(shù)據(jù)的時(shí)候，cpu就直接處理L2中的數(shù)據(jù)。比喻起來，AMD的L1是個(gè)小倉庫，L2是個(gè)大倉庫。

　　然后是為什么他們對(duì)L2需求不同：

　　AMD的很好理解，他cpu處理數(shù)據(jù)的時(shí)候是有續(xù)處理的，先處理L1，處理完了再處理L2，數(shù)據(jù)一個(gè)接一個(gè)。

　　intel采取的是則是亂處理方式，cpu不會(huì)衣順序處理數(shù)據(jù)，而是隨即挑選數(shù)據(jù)來處理，當(dāng)他隨便挑選的數(shù)據(jù)在L2中時(shí)，他就讀取L1了解數(shù)據(jù)在L2的位置，然后處理這個(gè)數(shù)據(jù)，但是當(dāng)數(shù)據(jù)不在L2中時(shí)，就讀取內(nèi)存。

　　這個(gè)造就了他們L2大小不同，intel的處理方式像是一個(gè)人隨機(jī)的在扔飛標(biāo)，飛標(biāo)落在標(biāo)盤每個(gè)地方的幾率是相同的，標(biāo)盤內(nèi)的紅心就是L2的數(shù)據(jù)，標(biāo)盤的其他地方是內(nèi)存。前面說了，L2中數(shù)據(jù)是高速的，只有處理L2的，才能更快，否則要慢很多。所以，一個(gè)隨機(jī)扔飛標(biāo)的人為了讓飛標(biāo)落在紅心的幾率更大，最好的辦法就是加大紅心的面積，也就是L2.因此為了提高cpu的速度，intel需要很大的紅心，也就是L2.

　　AMD則不同，他是一個(gè)接一個(gè)處理的，不是隨機(jī)的扔飛標(biāo)，他要考慮的只是L1和L2中單個(gè)數(shù)據(jù)的大小，因?yàn)閏pu要處理的數(shù)據(jù)幾乎都在0-2Mb之間，0-128kb的占了50%，128-256kb占了25%，256-512的占了24%，大于512kb的只占了1%.因此，512kb就能滿足cpu幾乎所有的需求了，只有處理那些1%的大于512kb的數(shù)據(jù)的時(shí)候AMD才會(huì)訪問內(nèi)存。因此AMD需求很小的L2.

　　五、cpu的緩存作用

　　CPU緩存（Cache Memory）是位于CPU與內(nèi)存之間的臨時(shí)存儲(chǔ)器，它的容量比內(nèi)存小的多但是交換速度卻比內(nèi)存要快得多。緩存的出現(xiàn)主要是為了解決CPU運(yùn)算速度與內(nèi)存讀寫速度不匹配的矛盾，因?yàn)镃PU運(yùn)算速度要比內(nèi)存讀寫速度快很多，這樣會(huì)使CPU花費(fèi)很長時(shí)間等待數(shù)據(jù)到來或把數(shù)據(jù)寫入內(nèi)存。在緩存中的數(shù)據(jù)是內(nèi)存中的一小部分，但這一小部分是短時(shí)間內(nèi)CPU即將訪問的，當(dāng)CPU調(diào)用大量數(shù)據(jù)時(shí)，就可避開內(nèi)存直接從緩存中調(diào)用，從而加快讀取速度。

　　六、CPU的工作原理

　　總的來說，CPU從內(nèi)存中一條一條地取出指令和相應(yīng)的數(shù)據(jù)，按指令操作碼的規(guī)定，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理，直到程序執(zhí)行完畢為止。

　　上圖中我沒有畫總線，只是用邏輯方式對(duì)其進(jìn)行呈現(xiàn)。原因早期Intel的微處理器，諸如8085，8086/8088CPU，普遍采用了地址總線和數(shù)據(jù)總線復(fù)用技術(shù)，即將部分（或全部）地址總線與數(shù)據(jù)總線共用CPU的一些引腳。例如8086外部地址總線有20根，數(shù)據(jù)總線復(fù)用了地址總線的前16根引腳。復(fù)用的數(shù)據(jù)總線和地址總線雖然可以少CPU的引腳數(shù)，但卻引入了控制邏輯及操作序列上的復(fù)雜性。所以，自80286開始，Intel的CPU才采用分開的地址總線和數(shù)據(jù)總線。

　　不管是復(fù)用還是分開，對(duì)我們理解CPU的運(yùn)行原理沒啥影響，上圖沒畫總線的目的就是怕有些人太過于追求細(xì)節(jié)，一頭扎下去，浮不起來，不能從宏觀上藐視敵人。

　　總結(jié)：CPU的運(yùn)行原理就是：控制單元在時(shí)序脈沖的作用下，將指令計(jì)數(shù)器里所指向的指令地址（這個(gè)地址是在內(nèi)存里的）送到地址總線上去，然后CPU將這個(gè)地址里的指令讀到指令寄存器進(jìn)行譯碼。對(duì)于執(zhí)行指令過程中所需要用到的數(shù)據(jù)，會(huì)將數(shù)據(jù)地址也送到地址總線，然后CPU把數(shù)據(jù)讀到CPU的內(nèi)部存儲(chǔ)單元（就是內(nèi)部寄存器）暫存起來，最后命令運(yùn)算單元對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理加工。周而復(fù)始，一直這樣執(zhí)行下去，直到停電。

　　七、CPU多少溫度算正常

　　1：環(huán)境溫度

　　cpu溫度跟環(huán)境溫度有很大關(guān)系，夏天的時(shí)候會(huì)高一點(diǎn)的。一般CPU空閑的時(shí)候溫度在50°以內(nèi)，較忙時(shí)65°以內(nèi)，全速工作時(shí)75°以內(nèi)都是正常的，所以我們建議大家夏天環(huán)境溫度過高，電腦最好不要長時(shí)間的開著，以免影響cpu的壽命;冬天由于環(huán)境溫度很低，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)cpu的溫度一般控制在30度左右，。cpu溫度過高會(huì)造成重新啟動(dòng)或藍(lán)屏死機(jī)等現(xiàn)象。

　　2：cpu風(fēng)扇質(zhì)量與主機(jī)環(huán)境

　　如果cpu的散熱風(fēng)扇質(zhì)量很差，轉(zhuǎn)的很慢也會(huì)嚴(yán)重的影響cpu的散熱，導(dǎo)致cpu溫度很高，同時(shí)如果主機(jī)機(jī)箱風(fēng)道口設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致內(nèi)部的熱氣不能及時(shí)排出，也會(huì)導(dǎo)致cpu的溫度很高。所以推薦大家在購買電腦的時(shí)候，機(jī)箱和cpu風(fēng)扇也要考慮下。

　　3：超頻

　　電腦需要超頻就需要提高cpu的工作電壓，工作電壓升高，肯定會(huì)引起功耗加大，發(fā)熱量自然增加，一旦發(fā)熱量與散熱量趨于平衡，溫度就不再升高了。發(fā)熱量由CPU的功率決定，而功率又和電壓成正比，因此要控制好溫度就要控制好CPU的核心電壓。但是電壓過低又會(huì)不穩(wěn)定，在超頻幅度大的時(shí)候這對(duì)矛盾尤其明顯。很多時(shí)候CPU溫度根本沒有達(dá)到臨界值系統(tǒng)就藍(lán)屏重啟了，這時(shí)影響系統(tǒng)穩(wěn)定性的罪魁就不是溫度而是電壓了。所以如何設(shè)置好電壓在極限超頻時(shí)是很重要的，設(shè)高了，散熱器挺不住，設(shè)低了，CPU挺不住，所以一般編輯不推薦大家使用超頻技術(shù)。

　　八、cpu溫度過高怎么辦

　　方法一：如果是使用比較久的電腦出現(xiàn)cpu溫度過高，可以進(jìn)行清掃灰塵處理，方法是將內(nèi)部cpu等部件拆下來，進(jìn)行清掃，可以使用專業(yè)的清掃工具或者吹風(fēng)機(jī)清理灰塵，有條件的把cpu直接取出來清理，之后直接上新的硅膠涂抹在cpu散熱面，再安裝好cpu。

　　方法二：如果是cpu風(fēng)扇轉(zhuǎn)速過慢，可以適當(dāng)?shù)脑陲L(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)軸上加些潤滑油（最好不要加過量），如果還是轉(zhuǎn)的慢，建議更換cpu風(fēng)扇。

　　方法三：夏天由于外部溫度過高，cpu溫度一般正常情況下都在40度以上，我們清理灰塵沒什么效果的情況下可以打開機(jī)箱外蓋，使用風(fēng)扇對(duì)著機(jī)箱內(nèi)部吹也可以一定程度的降低cpu的溫度，同時(shí)我們也可以減少上網(wǎng)時(shí)間，盡量不要讓電腦長時(shí)間開著也可以有效的控制cpu的溫度不會(huì)過高。

　　方法四：其他方面如果是cpu溫度過高是由于我們長時(shí)間運(yùn)行大程序等，尤其是夏天游戲玩家長時(shí)間運(yùn)行大型3D游戲會(huì)導(dǎo)致cpu的過熱，這是大家最好作好加強(qiáng)散熱的工作，否則可能影響整機(jī)的性能與使用壽命。有條件的朋友可以把電腦放在有空調(diào)的房間里面玩也可以有效的減少cpu溫度過高的情況發(fā)生。