中央處理單元
(CPU)


CPU的功能

好了﹐這裡要說的是電腦的腦。

Central Processing Unit (CPU) 我們翻譯成中央除處理器。 大型電腦,如 mainframe, 其 CPU 可以是幾層樓那麼大﹐但在 PC 上面的 CPU 只是一片比蘇打餅還要小的陶瓷片(不過﹐曾有一代 Pentium II 的 CPU 已經包裝得像一個盒子那樣了)。只要打開電腦﹐把風扇拿掉就可以一睹廬山真面目了。我們常問"您的機器是什麼型號的啊﹖"﹐其實問的多指CPU的型號。或許您聽過什麼 Intel 386﹐486﹐Pentium, Pentium II/III, P4 等CPU﹐他們所代表的可以說是不同生產年代(generations)。事實上,除了 Intel 的 CPU 外,還有很多其它牌子的 CPU 可供選擇。比方說:AMD, VIA, Motorola, Hitachi, 等等..

CPU 的功能如何呢﹖說來很複雜,主要為五個單元﹕

一﹐輸入單元
用來讀取給電腦處理的資料或程式
二﹐處理單元
用來執行計算﹔比較和判斷等運算功能
三﹐輸出單元
將電腦的運算結果和處理好的資料輸出
四﹐記憶單元
用來儲存資料或程式的地方
五﹐控制單元
按作業程序指揮上述單元的運作及交換資料通道的傳送

不同年代的 CPU

我們常追求最新最快的 CPU ﹐但是不同年代的 CPU 究竟不同在哪裡呢﹖如果真要解釋得清楚﹐恐怕要寫一本書出來。不過﹐下面的列表相信也可以幫助我們了解一下的。

項目/類型 80386 80486 Pentium Pentium II
數據BUS 32 bit 32 bit 64 bit 64 bit
地址BUS 32 bit 32 bit 32 bit 36 bit
地址範圍 4 GB 4 GB 4 GB 64 GB
虛擬記憶體 32 TB 32 TB 32 TB 64 TB
運算速度 16-33 MHz 33-100 MHz 100-266 MHz 233-450 MHz
浮點運算
內置緩衝 (1) (2) (512K L2)
管道處理 (1) (2) (3)
多工處理 (2) (4)
(啊,抱歉,資料有點舊,懶得更新了。關於更準確和最新的 CPU 資料﹐可以到 www.intel.com 裡面查找)

在 1980 年末﹐IBM 才開始大舉進軍個人電腦市場。在這之前﹐蘋果早在 1976 年就推出了Apple I 個人電腦﹐此時 Apple II 也已經成功地擁有很大數量的用戶了。IBM PC 使用的CPU 廠商 Intel 其實早在 1976 年也推出了一款型號叫 8086 的 CPU ﹐其後不久的 8088 和它很相近﹐比起現代的 CPU 來說﹐它們可以說是慢得象蝸牛了﹕最快的只有 8MHz﹗Intel 相繼 8086 和 8088 之後還推出了 80186 和 80188 ﹐但不是很成功。但是 Intel 打算將系統部件合併到 CPU 去的概念卻對後來生產更快的 CPU ﹐如 80286/80386﹐起到很重要的作用。從 80386 起人們就把 80 給去掉了﹐直接稱為 x86 了。當 Intel 在推出 486 其後下一代的產品時,廠商將 CPU 型號命名為 Pentium ,從此,PII, P!!!, P4 等不同年代的 CPU 也都以 Pentium 命名。但在程式界中,仍有不少人繼續稱 Pentium CPU 為 586, 686 的,只是越來越少人堅持如此了。

所有年代的 CPU 都有一個特性:向後(舊)兼容。也就是說:486 的 CPU 可以跑 386 的程式,但不能跑"專為" 586 寫的程式。故此,許多程式設計師在發佈程式版本的時候,仍冠以 i368 的名字(其中的 i 就是 Intel 的意思)。

如何計算CPU的速度﹖

要真正發揮 CPU 的效率﹐與周邊設施的配合是密不可分的。 因為他們要在同一速率上才能工作﹐時間上必須要配合默契。當 CPU 完成了一個運算之後﹐I/O 也要同時將產生的運算結果傳達出去﹐也同時傳給 CPU 下一個運算數據。這情形就像接力賽那樣﹐如果時間不吻合﹐接力棒就會丟了。不過﹐CPU 處理數據往往要比單純的數據交接更須時間。聰明的 CPU設計工程師想出了一道絕招﹕就是將 CPU 運行於比 BUS (所有系統數據的運送通道)快一定倍數的速度上。這樣等周邊反應過來的同時﹐CPU 也率先完成運用了﹐(時至今日﹐CPU 的速度遠遠快過週邊﹐掉過來往往是 CPU 等它們了)。

通常 CPU 的型號也按這個 BUS 的倍數比計算出來的﹕

BUS速度/倍數 x3 x3.5
x4 x4.5 x5
66 MHz 200 MHz 233 MHz 266 MHz 300 MHz 333 MHz
83 MHz 266 MHz 300 MHz 333 MHz 400 MHz 450 MHz
100 MHz 300 MHz 350 MHz 400 MHz 450 MHz 500 MHz

細心的閣下或許已經看出來﹐型號上的 CPU 速度其實並不是真實的數字﹐而是按照傳統習慣取比較接近數值得出來的。而且相同的速度可以由不同的組合達到﹐比如﹕300MHz 就可以是 66MHz x 4.5 或是 100MHz x 3 來達到。

據聞傳說﹐CPU 在生產的時候都是一樣的﹐之後廠家經過測試﹐按照盡可能穩定情況下的最高速度原則來定型號的。有些用家買了低速的 CPU 回來﹐然後經過改變 BUS 速度和倍數以求更快的速度﹐這就是所謂的"超頻"了。不過﹐閣下看到這裡可別忙著去修改自己的電腦哦﹐否則要有什麼元件損壞﹐網中人可一概不負責的哦~~

 

 


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Last Updated: September 15, 2002