中央處理器（CPU，Central Processing Unit）是一塊超大規(guī)模的集成電路，是一臺計算機的運算核心（Core）和控制核心（ Control Unit）。它的功能主要是解釋計算機指令以及處理計算機軟件中的數(shù)據(jù)。

中央處理器主要包括運算器（算術邏輯運算單元，ALU，Arithmetic Logic Unit）和高速緩沖存儲器（Cache）及實現(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)部存儲器（Memory）和輸入/輸出（I/O）設備合稱為電子計算機三大核心部件。

CPU的工作原理

1、取指令：CPU的控制器從內(nèi)存讀取一條指令并放入指令寄存器。指令的格式一般是這個樣子滴：

操作碼就是匯編語言里的mov，add，jmp等符號碼；操作數(shù)地址說明該指令需要的操作數(shù)所在的地方，是在內(nèi)存里還是在CPU的內(nèi)部寄存器里。

2、指令譯碼：指令寄存器中的指令經(jīng)過譯碼，決定該指令應進行何種操作（就是指令里的操作碼）、操作數(shù)在哪里（操作數(shù)的地址）。

3、 執(zhí)行指令，分兩個階段“取操作數(shù)”和“進行運算”。

4、 修改指令計數(shù)器，決定下一條指令的地址。

cpu的主要功能作用

1、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格順序的，必須嚴格按程序規(guī)定的順序執(zhí)行，才能保證計算機系統(tǒng)工作的正確性。

2、執(zhí)行操作

英文Perform an acTIon，一條指令的功能往往是由計算機中的部件執(zhí)行一系列的操作來實現(xiàn)的。CPU要根據(jù)指令的功能，產(chǎn)生相應的操作控制信號，發(fā)給相應的部件，從而控制這些部件按指令的要求進行動作。

3、控制時間

英文Control TIme，時間控制就是對各種操作實施時間上的定時。在一條指令的執(zhí)行過程中，在什么時間做什么操作均應受到嚴格的控制。只有這樣，計算機才能有條不紊地工作。

4、處理數(shù)據(jù)

即對數(shù)據(jù)進行算術運算和邏輯運算，或進行其他的信息處理。其功能主要是解釋計算機指令以及處理計算機軟件中的數(shù)據(jù)， 并執(zhí)行指令。

cpu的作用

cpu的內(nèi)部結構可分為控制單元，邏輯單元和存儲單元三大部分。cpu的工作原理就象一個工廠對產(chǎn)品的加工過程：進入工廠的原料（指令），經(jīng)過物資分配部門（控制單元）的調度分配，被送往生產(chǎn)線（邏輯運算單元）。

生產(chǎn)出成品（處理后的數(shù)據(jù)）后，再存儲在倉庫（存儲器）中，最后等著拿到市場上去賣（交由應用程序使用）。cpu作為是整個微機系統(tǒng)的核心，它往往是各種檔次微機的代名詞，如往日的286、386、486，到如今的奔騰、奔騰四、K6等等，cpu的性能大致上也就反映出了它所配置的那部微機的性能，因此它的性能指標十分重要。

性能參數(shù)

計算機的性能在很大程度上由CPU的性能決定，而CPU的性能主要體現(xiàn)在其運行程序的速度上。影響運行速度的性能指標包括CPU的工作頻率、Cache容量、指令系統(tǒng)和邏輯結構等參數(shù)。

主頻

主頻也叫時鐘頻率，單位是兆赫（MHz）或千兆赫（GHz），用來表示CPU的運算、處理數(shù)據(jù)的速度。通常，主頻越高，CPU處理數(shù)據(jù)的速度就越快。

CPU的主頻=外頻×倍頻系數(shù)。主頻和實際的運算速度存在一定的關系，但并不是一個簡單的線性關系。　所以，CPU的主頻與CPU實際的運算能力是沒有直接關系的，主頻表示在CPU內(nèi)數(shù)字脈沖信號震蕩的速度。在Intel的處理器產(chǎn)品中，也可以看到這樣的例子：1 GHz Itanium芯片能夠表現(xiàn)得差不多跟2.66 GHz至強（Xeon）/Opteron一樣快，或是1.5 GHz Itanium 2大約跟4 GHz Xeon/Opteron一樣快。CPU的運算速度還要看CPU的流水線、總線等各方面的性能指標。

外頻

外頻是CPU的基準頻率，單位是MHz。CPU的外頻決定著整塊主板的運行速度。通俗地說，在臺式機中，所說的超頻，都是超CPU的外頻（當然一般情況下，CPU的倍頻都是被鎖住的）相信這點是很好理解的。但對于服務器CPU來講，超頻是絕對不允許的。前面說到CPU決定著主板的運行速度，兩者是同步運行的，如果把服務器CPU超頻了，改變了外頻，會產(chǎn)生異步運行，（臺式機很多主板都支持異步運行）這樣會造成整個服務器系統(tǒng)的不穩(wěn)定。

絕大部分電腦系統(tǒng)中外頻與主板前端總線不是同步速度的，而外頻與前端總線（FSB）頻率又很容易被混為一談。

總線頻率

AMD 羿龍II X4 955黑盒

前端總線（FSB）是將CPU連接到北橋芯片的總線。前端總線（FSB）頻率（即總線頻率）是直接影響CPU與內(nèi)存直接數(shù)據(jù)交換速度。有一條公式可以計算，即數(shù)據(jù)帶寬=（總線頻率×數(shù)據(jù)位寬）/8，數(shù)據(jù)傳輸最大帶寬取決于所有同時傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的寬度和傳輸頻率。比方，支持64位的至強Nocona，前端總線是800MHz，按照公式，它的數(shù)據(jù)傳輸最大帶寬是6.4GB/秒。

外頻與前端總線（FSB）頻率的區(qū)別：前端總線的速度指的是數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?，外頻是CPU與主板之間同步運行的速度。也就是說，100MHz外頻特指數(shù)字脈沖信號在每秒鐘震蕩一億次；而100MHz前端總線指的是每秒鐘CPU可接受的數(shù)據(jù)傳輸量是100MHz×64bit÷8bit/Byte=800MB/s。

倍頻系數(shù)

倍頻系數(shù)是指CPU主頻與外頻之間的相對比例關系。在相同的外頻下，倍頻越高CPU的頻率也越高。但實際上，在相同外頻的前提下，高倍頻的CPU本身意義并不大。這是因為CPU與系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)傳輸速度是有限的，一味追求高主頻而得到高倍頻的CPU就會出現(xiàn)明顯的“瓶頸”效應－CPU從系統(tǒng)中得到數(shù)據(jù)的極限速度不能夠滿足CPU運算的速度。一般除了工程樣版的Intel的CPU都是鎖了倍頻的，少量的如Intel酷睿2核心的奔騰雙核E6500K和一些至尊版的CPU不鎖倍頻，而AMD之前都沒有鎖，AMD推出了黑盒版CPU（即不鎖倍頻版本，用戶可以自由調節(jié)倍頻，調節(jié)倍頻的超頻方式比調節(jié)外頻穩(wěn)定得多）。

緩存

緩存大小也是CPU的重要指標之一，而且緩存的結構和大小對CPU速度的影響非常大，CPU內(nèi)緩存的運行頻率極高，一般是和處理器同頻運作，工作效率遠遠大于系統(tǒng)內(nèi)存和硬盤。實際工作時，CPU往往需要重復讀取同樣的數(shù)據(jù)塊，而緩存容量的增大，可以大幅度提升CPU內(nèi)部讀取數(shù)據(jù)的命中率，而不用再到內(nèi)存或者硬盤上尋找，以此提高系統(tǒng)性能。但是由于CPU芯片面積和成本的因素來考慮，緩存都很小。

L1　Cache（一級緩存）是CPU第一層高速緩存，分為數(shù)據(jù)緩存和指令緩存。內(nèi)置的L1高速緩存的容量和結構對CPU的性能影響較大，不過高速緩沖存儲器均由靜態(tài)RAM組成，結構較復雜，在CPU管芯面積不能太大的情況下，L1級高速緩存的容量不可能做得太大。一般服務器CPU的L1緩存的容量通常在32－256KB。

L2　Cache（二級緩存）是CPU的第二層高速緩存，分內(nèi)部和外部兩種芯片。內(nèi)部的芯片二級緩存運行速度與主頻相同，而外部的二級緩存則只有主頻的一半。L2高速緩存容量也會影響CPU的性能，原則是越大越好，以前家庭用CPU容量最大的是512KB，筆記本電腦中也可以達到2M，而服務器和工作站上用CPU的L2高速緩存更高，可以達到8M以上。

L3　Cache（三級緩存），分為兩種，早期的是外置，內(nèi)存延遲，同時提升大數(shù)據(jù)量計算時處理器的性能。降低內(nèi)存延遲和提升大數(shù)據(jù)量計算能力對游戲都很有幫助。而在服務器領域增加L3緩存在性能方面仍然有顯著的提升。比方具有較大L3緩存的配置利用物理內(nèi)存會更有效，故它比較慢的磁盤I/O子系統(tǒng)可以處理更多的數(shù)據(jù)請求。具有較大L3緩存的處理器提供更有效的文件系統(tǒng)緩存行為及較短消息和處理器隊列長度。

其實最早的L3緩存被應用在AMD發(fā)布的K6-III處理器上，當時的L3緩存受限于制造工藝，并沒有被集成進芯片內(nèi)部，而是集成在主板上。在只能夠和系統(tǒng)總線頻率同步的L3緩存同主內(nèi)存其實差不了多少。后來使用L3緩存的是英特爾為服務器市場所推出的Itanium處理器。接著就是P4EE和至強MP。Intel還打算推出一款9MB L3緩存的Itanium2處理器，和以后24MB L3緩存的雙核心Itanium2處理器。

但基本上L3緩存對處理器的性能提高顯得不是很重要，比方配備1MB L3緩存的Xeon MP處理器卻仍然不是Opteron的對手，由此可見前端總線的增加，要比緩存增加帶來更有效的性能提升。

cpu在電腦什么位置？

看電腦主機箱中的主板上，一般在現(xiàn)代主板布局中央偏上，處理器上面有帶風扇的金屬散熱塊。反之處理器就是它的下面壓著。

上面是筆記本主板插槽的大概圈點圖，紅色方框就是筆記本CPU的插槽。