CPU工作原理及接口概述

CPU是Central Processing Unit的缩写，意思为中央处理器，是主板上的核心电子器件，也是电脑的控制中心。CPU需要通过某个接口与主板连接才能进行工作，CPU采用的接口方式有引脚式、卡式、触点式及针脚式等，对应到主板上就有相应的插槽类型。不同的CPU接口与插槽，在插孔数、体积、形状方面都有变化，不能互相接插。目前CPU的接口均是采用针脚式接口。

CPU在主板上的工作与其他电子线路有着根本的区别，其工作是按照程序进行的。为了便于清楚地理解CPU的工作机制，我们可以把CPU看作是一个加工厂。其工作过程好比是产品的加工过程：指令（进购原料），经过控制单元（物资分配部门）的调度分配，被送往逻辑运算单元（生产线）进行处理（生产出成品），然后将处理好的数据存储在存储器中（仓库里），等着被应用程序使用（拿到市场上去销售）。

CPU内部主要由控制单元、逻辑单元及存储单元三大部分组成。CPU的工作原理如图3-19所示。指令均是1和0组成的二进制编码信号，CPU能将它解读变成要执行的指令（即为将要进行的某项工作）。CPU所能执行的指令有几百种，具体包括加减乘除运算指令、二进制数据的比较指令、从存储器中读出数据的指令及向外部设备输出的指令等。

CPU采用具有运算器和控制器功能的大规模集成电路工艺制成的芯片微处理器。它是计算机的“大脑”、“司令部”、“神经中枢”，是整个系统的控制中心，对各部件进行统一协调和控制，计算机的整个工作过程均是由它来指挥。其工作过程主要分为以下方面。

（1）读写启动程序

在按下启动键时电源为主机供电，CPU首先会从ROM中读出辅助程序（即启动程序），并根据ROM中的启动程序（是对主板上的各种芯片进行初始化的操作，使之完成工作准备条件）将硬盘中的系统程序读出再写入内存中。这一过程为系统启动过程。启动过程结束后，即进入操作系统，用户可以通过键盘或鼠标给电脑输入工作指令，使电脑开始工作。

图3-19 CPU工作原理示意图(www.xing528.com)

（2）程序的调用和执行

工作时，CPU不能直接使用硬盘中的程序，必须先将程序传送到内存中，经过内存才能将指令送入CPU进行处理。CPU从内存中顺次读出指令，再根据指令要求作出相应的工作。用户若需要进行某项工作，便通过键盘或鼠标给电脑输入工作指令，该指令信号通过电缆输入接口电路送到CPU，CPU输出控制信号，从硬盘中调出该项工作的应用程序，并送入内存，内存中的指令通过总线接口单元送入CPU，首先送到指令输入单元，然后再送到指令译码单元，对指令内容进行解读。

CPU将内存中的程序依次读出再进行高速处理，每个程序都是由成百上千条单个命令组合而成的，每条都是用简单的二进制数字来表示的。CPU能在一秒钟内进行上千次的运算，超高速处理这些看上去十分复杂，人的大脑不可能完成的程序，CPU却能逐条地从内存中读出，然后根据程序中的命令内容进行动作并反复地运行，直至执行完成。

（3）图像显示功能

将计算机处理的数据信息和运行状态以图形的形式显示出来，是CPU的主要功能之一。为了方便人机对话，使用户了解计算机内部的运行状态和运行执行的结果，CPU能输出图形显示数据。图形显示数据经传输芯片后再将它存到显卡的显示存储器中，该显示信号又经视频图形、图像处理电路形成一场一场视频图像信号，最后经D／A转换器输出视频RGB三基色信号送到显示器中显示出图像。

（4）数据输出和外部设备功能

CPU控制应用程序将完成的任务处理结果（即数据）存入软盘或硬盘内，同时还可以按照用户的要求将任务处理结果（文件）通过打印通道电缆送入打印机中打印出来。