关于cpu对计算机影响的论文
cpu对计算机模型的影响论文1:计算机CPU论文
CPU是计算机运行的核心，其主要性能指标包括字长、主频、缓存、前端总线频率、超线程技术的应用、支持的扩展指令集等。，这对整个计算机的性能起着至关重要的作用。在电脑的使用中，常见的CPU超频故障，电脑感染病毒，从而大大降低CPU的性能，偶尔死机等。，逐步掌握CPU的主要性能和故障排除技巧，达到举一反三的效果。
关键词:CPU绩效指标；缓存；显示黑屏；排除故障
1计算机CPU的主要性能指标
中央处理器(Central Processing Unit，CPU)，又称“微处理器”或“中央处理器”，是计算机运行的核心，相当于计算机系统中的“大脑”，主要负责计算机数据运算和发出计算机控制指令，是控制计算机中其他设备运行的“总指挥”。在计算机的发展过程中，CPU技术的发展一直是计算机技术发展的重点，CPU的故障排除也是计算机使用中的难点，需要我们认真学习以加深对CPU的理解，逐步掌握CPU常见故障的排除方法和技巧，配合CPU工作，协调CPU的处理速度，在使用中达到举一反三的效果。
1.1 CPU的“字长”是表示运算器性能的主要技术指标。
在计算机技术中，CPU在单位时间内处理的二进制数的位数称为“字长”。一般情况下，单位时间能处理8位数据的CPU称为8位CPU。类似地，64位CPU可以在单位时间内处理字长为64位的二进制数据。字长是表示运算器性能的主要技术指标，通常等于CPU数据总线的宽度。CPU字长越长，计算精度越高，信息处理速度越快，CPU性能越高。
1.2 CPU频率与外部频率及CPU倍频的关系:CPU频率是指计算机运行时的工作频率，也称“主频”或“时钟频率”。CPU的频率表示CPU内部数字脉冲信号的振荡速度，代表CPU的实际运行速度，单位为Hz。CPU频率越高，一个时钟周期内可以完成的指令越多，CPU运行速度越快。
1.2.1的倍频越高，CPU的频率越高。CPU的实际运行频率与CPU的外部频率和倍频有关。CPU的实际频率=外部频率！双频。外频是CPU的参考频率，是CPU和主板同步运行的速度。外部频率速度越高，CPU可以同时从外围设备接收的数据就越多，从而进一步提高整个系统的速度。倍频是CPU工作频率与系统外部频率差距的一个参数，也称为“倍频系数”，通常简称“倍频”。在外部频率相同的情况下，倍频越高，CPU频率越高。
1.2.2的主频越高，CPU的速度越快。我们在使用CPU的时候，通常会说“奔腾ⅲ600”“奔腾4 3.0”等。实际上，这些型号中的数字“600”和“3.0”指的是CPU的主频。CPU的主频一般以MHz为单位，“奔腾III 600”中的“600”通常是指CPU的主频为600MHz。但随着CPU主频的提升，一般在GHz( 1GHz=1000MHz)。比如奔腾4 3.0中的3.0，意味着CPU的工作频率是3.0GHz，也就是3000MHz。一般来说，一个时钟周期完成的指令数是固定的，所以主频越高，CPU越快。
1.3缓存容量越大，性能越高:
1.3.1缓存用于存储CPU和内存的数据。
交换时提供高速数据缓冲。当CPU想要读取数据时，它将首先在缓存中寻找数据，如果找到，它将直接从缓存中读取数据，如果在缓存中找不到，那么CPU将从主存储器中读取数据。CPU缓存一般分为L1缓存和L2缓存。
1.3.2一级缓存和二级缓存对CPU性能的影响L1缓存也叫一级缓存(L1 Cache)用来临时存储一些指令和数据，以便CPU快速获取需要的数据。L1缓存与CPU同步运行，其缓存容量对CPU的性能影响很大。__L2Cache又称L2缓存，其容量和频率对CPU的性能也有很大影响，其作用是协调。
CPU运行速度和内存访问速度的区别。L2缓存是CPU晶体管总数中最大的部分。由于L2缓存成本较高，L2缓存的容量一般作为高低端CPU产品的划分标准。目前CPU的L2缓存低至64KB，高至4MB。
前端总线频率1.4比外部频率更有代表性:前端总线频率是AMD在推出K7CPU时提出的一个概念，很多人一直把这个术语误认为外部频率的另一个名称。其实外频通常指的是CPU和主板的连接速度。这个概念是基于数字脉冲信号的振荡速度，而前端总线频率是指数据传输的实际速度，即CPU每秒钟能接收的数据传输量。比如外部频率100MHz意味着数字脉冲信号每秒振荡100万次，而前端总线频率1001MHz意味着CPU每秒可接受的数据传输能力为100MHz！64位/8位/字节= 800兆字节.在处理器速度方面，前端总线比外部频率更有代表性。
1.5 CPU的制造工艺直接关系到CPU的电气性能；
1.5.1 CPU工作频率更高，线宽越小，CPU功耗和发热量越低。目前，英特公司主流产品的制造技术已经达到0.065 m级别。CPU制造出来后，是小于1cm2的硅片(或集成电路)，需要封装，安装管脚(或引脚)后才能插入主板。通常，Socket478和Socket939中的值指的是CPU的引脚数。一般CPU封装有两种:陶瓷封装和树脂封装。
1.5.2的应用超线程(HT)是Inter公司专门为Pentium4设计的技术。超线程是一种同步多线程执行技术。含超线程技术的英特尔处理器在逻辑上可以模拟为两个任务。将超线程技术应用于计算机系统，整机性能可提升25%以上。
1.6支持的扩展指令集对提高CPU的效率有重要作用:指令集是CPU用来计算和控制系统的命令，是与硬件电路相匹配的一系列指令。指令集是评价CPU性能的重要指标之一。目前的指令集有英特尔公司的MMX、SSE、SSE2、SSE3和“3DNow！”AMD公司的。等等。MMX(多媒体扩展)指令集是由Intel公司开发的，包括57条多媒体指令。通常，这些指令可以同时处理多个数据，这提高了CPU处理图形、视频和音频的能力。SSE(Streaming SIMDExtensions，单指令多数据扩展)指令集是MMX指令集的扩展，最早由英特尔公司用于奔腾3处理器。SSE2支持双精度浮点数的SIMD处理，用于64位CPU。SSE3是英特尔公司在最新的奔腾4 Prescott处理器中新增的一组指令，用于增强奔腾4 CPU的多媒体性能，有助于增强英特尔CPU的超线程功能。“3DNow！”扩展指令集
它用于AMD的K6- 2、K6- 3和Athlon( k7)处理器。在软件的配合下，可以大大提高3D处理性能。“3Dnow！”指令集是最早的三维指令集。
2计算机使用中常见CPU故障的排除
2.1故障现象:一般来说CPU不容易出现故障，但是由于超频或者电压运行不稳定以及CPU的制造工艺不同，CPU会无法正常工作，显示器会突然黑屏，重启后无效，更严重的会烧坏CPU。(1)CPU超频是DIY一族最喜欢的东西。有些CPU不具备超频能力却坚持超频。一些CPU有很小的超频余量，但它们在额定频率之外工作。导致电脑无法正常工作，经常死机。因为CPU超频，硬过载，可能是超频不稳定导致的故障。如果开机后用手摸CPU，发现很烫，故障可能就在这里。解决方法是:用户可以找到CPU的外接频率和倍频跳线，逐渐降频后，启动电源，系统恢复正常，显示屏显示。也有可能超频后，电脑启动时散热风扇可能正常转动，但硬盘指示灯只亮一次就没有反应，显示器也维持待机状态。因为此时不能进入BIOS设置选项，只能降级CPU。具体方法是打开机箱找到主板上给CMOS放电的跳线，给CMOS放电后重启系统。值得注意的是，内存大小、硬盘速度、显卡速度，
特别是CPU的性能指标对整个计算机的性能起着至关重要的作用，盲目追求CPU一级缓存和二级缓存的高速度以及前端总线频率是不可取的。(2)电压异常导致CPU烧坏。常见的故障现象是开机后屏幕黑屏，只有CPU风扇在转，没有开机自检。解决方法:根据故障现象，排除电源故障。开机后风扇在转，说明电脑通电了。但如果不能自检，就听不到“滴滴”的声音。这时候就怀疑是主板或者CPU故障了。初步判断后，采用替换法进行确认。首先找一台同样配置的好电脑，把这台电脑的CPU拆下来换一台故障电脑。如果开机后能正常开机进入系统，说明这台电脑的故障是CPU出了问题。如果你仔细看CPU，会发现针角处有一个黑色的地方，说明CPU是因为电压不稳定而烧坏的。
2.2电脑感染病毒后，CPU性能明显下降，甚至伴随死亡。
机器现象:(1)故障原因可能是病毒感染、磁盘碎片过多或CPU温度过高。解决的办法是先用杀毒软件杀毒，再用Windows附带的“磁盘碎片整理”程序整理。如果问题不能解决，打开机箱，通电后检查CPU散热器的风扇是否转动。如果它不转动，请更换一个新的散热器。(2)为什么蠕虫攻击会使CPU利用率高达100%？故障现象:即开机一段时间后，硬盘指示灯一直闪烁，同时，
系统运行速度变得很慢，“任务管理器”窗口显示CPU利用率100%。只有重启才能继续使用。但是过了一段时间，还是一样。从故障描述中可以看出，电脑系统感染了某种蠕虫病毒。一般情况下，大型程序不运行时，CPU的瞬时占用率不可能是100%。当蠕虫病毒攻击时，它会填满剩余的系统资源。此时，用户可以在任务管理器窗口中查看哪个程序占用的CPU资源最多。如果是陌生程序，建议用户使用杀毒软件(最好是最新的杀毒库)彻底检查系统。如果问题无法解决，最好重装操作系统，安装病毒防火墙。这样，问题就可以彻底解决了。
2.3 CPU风扇不转，导致电脑死机:故障现象:一台电脑
电脑在开机进入系统后不久就死机了，重启电脑后故障依然存在。解决方法:打开机箱，检查机箱内设备的运行情况，发现CPU风扇转动很慢，处于不转动状态。因此认为重启的原因可能是CPU风扇因运行异常无法散热，使得CPU温度急剧上升，最终死机。因为是突然黑屏，可能是硬件松动，接触不良。你可以打开机箱，重新插上硬件，然后开机。可能是显卡有问题，因为从显示器的指示灯判断没有信号输出，用“更换法”检查显卡没问题，所以此时可能是显示器有故障。
用“替换法”检查了一遍，没有发现问题，再检查CPU，发现CPU的针脚有点黑绿色，是生锈的迹象。好像就是这个问题，因为制冷片上有结露。肯定是制冷片表面温度太低，导致CPU长时间处于潮湿环境。久而久之就会产生过多的锈斑，造成接触不良，从而造成这种故障。找到问题后，拆下CPU风扇，给风扇加润滑油并清洁风扇上的灰尘，然后重新安装CPU风扇。开机后CPU风扇正常转动，死机现象消除。也可以把CPU拿出来，用橡皮仔细擦拭每一个针脚，然后把散热片上的制冷片取下，清洗干净。最后安装CPU和制冷片并开机，就可以正常启动了。
电脑总会因为各种原因出现一些故障。特别是遇到CPU常见故障时，要对CPU的主要性能指标有充分的了解，分析故障原因，掌握常见的故障排除方法和技巧，避免因CPU故障导致电脑黑屏、死机等故障。
参考资料:
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cpu对计算机模型的影响论文2:计算机组成原理-CPU论文
CPU是计算机运行的核心，其重要性相当于人脑，起着至关重要的作用。CPU的主要性能指标有字长、主频、缓存、前端总线频率、超线程技术的应用、支持的扩展指令集等。，这对整个计算机的性能起着至关重要的作用。需要从CPU的发展历史、工作原理、故障排除等多方面去了解CPU，才能做到对CPU的全面了解。
关键词:CPU历史工作原理故障排除
计算机部件——CPU的原理
吴敏
摘要CPU是计算机运算的核心，其重要性相当于人脑，起着至关重要的作用。
CPU的主要属性索引字长、频率、缓存、FSB、超线程技术、支持指令集扩展对整个计算机的性能起着重要作用。了解CPU的发展历史，了解CPU的工作原理和故障排除，达到对CPU的全面了解。
CPU历史；工作原理；故障排除
介绍
CPU是中央处理器的缩写，也称为微处理器。随着网络时代的到来，网络通信、信息安全和信息家电将会越来越普及，而CPU是所有这些信息产品中必不可少的一部分。CPU主要由运算器和控制器组成，是微机硬件系统的核心部分，起着控制整个微机系统的作用。
CPU的性能通常决定了一台电脑的档次。
世界上生产CPU芯片的主要有两家公司:英特尔和AMD。英特尔生产的CPU一直占据着相当大的市场。目前英特尔生产的CPU主要有赛扬系列、奔腾系列、酷睿系列。AMD的CPU占据了相当大的市场份额。AMD生产的CPU主要有闪龙系列和速龙系列。
协调性决定了计算机的整体性能。CPU主要由运算器、控制器、寄存器组和内部总线组成。寄存器组用于存储指令执行后的操作数和中间数据，运算器完成指令中指定的运算和操作。
CPU的发展非常迅速。个人电脑从8088(XT)发展到奔腾4时代，只用了不到二十年的时间。
1971 Intel 4004，全球首款微处理器1974 Intel 8008，首款8位微处理器；1974 Intel 8080，第一个真正的微处理器；1978 Intel 8086，16位微处理器；英特尔80186；1982英特尔80286；
1985 Intel 80386，新一代32位核心微处理器；1989英特尔80486；1993奔腾；
在生产工艺上，原8088集成了29000个晶体管，而奔腾ⅲⅲ的集成超过了2865438+万个晶体管。CPU的运行速度，以MIPS(每秒百万条指令)为单位，8088是0.75MIPS，在高能量运行时已经超过1000MIPS。
1 CPU简介及历史发展
CPU的外部组成:控制单元、存储单元(寄存器、缓存)和逻辑运算单元。
CPU的外部组成:芯片、金属外壳(保护CPU，增加散热面积)和引脚(固定CPU，连接电路)。
CPU是计算机的核心部件，它处理计算机中的所有数据，使计算机能够完成各种功能，使所有的部件都能够工作。
CPU从最初的发展到现在，按照处理信息的字长可以分为4位微处理器、8位微处理器、16位微处理器、32位微处理器和64位微处理器。基本上可以说个人电脑的发展是随着CPU的发展而前进的。
1971年，出现了世界上第一个微处理器Inter的4004，内部集成了2300个晶体管；1978 Inter16位处理器8086及其数学协处理器8087同时推出；1979中引入了Inter8088，包含27000个晶体管，外部数据总线减少到8位。也是第一次用在IBM PC上，预示着微机时代的到来。1982 Inter还推出了16位、13.4千内部晶体管的80286，时频从原来的6MHZ提高到20。1985 32位处理器80386推出，时频达到12.5MHZ以上；1989年出现了1.2万晶体管的80486，时频90MHZ，性能比386高4倍。奔腾时代来了1993，奔腾1，全球首款586级处理器，365438+百万晶体管，时频200MHZ1996奔腾Pro，550万晶体管，处理速度是一代的两倍；同时首次采用二级内存，同年推出奔腾MMX，L1的缓存翻倍；1997年，奔腾Pro与MMX结合，奔腾2出现，性能大幅提升。奔腾3出现在1998，一级缓存2KB，二级缓存512KB，安全性能大幅提升；2000年推出奔腾4，主频超过1.7GHZ，之后双核和四核Inter处理器的发展代表了CPU的发展，包括很多其他产品，比如AMD。
2 CPU的工作原理和过程
2.1 CPU的工作原理
不管外表如何，CPU的主要工作原理是执行存储在所谓程序中的一系列指令。这里讨论的是根据一般冯诺依曼架构设计的器件。程序以一系列数字的形式存储在计算机存储器中。几乎所有的冯诺依曼CPU都可以分为四个阶段:提取、解码、执行和回写。
第一阶段是从程序存储器中提取和检索指令(数值或一系列数值)。程序计数器指定程序存储器的位置，并且程序计数器存储用于识别当前程序位置的数值。换句话说，程序计数器记录了当前程序中CPU的踪迹。指令取出后，PC根据指令长度添加一个存储单元[iwordlength]。指令通常从相对较慢的内存中取出，导致CPU等待指令被送入。这个问题主要在现代处理器的缓存和流水线架构中讨论。
CPU根据从存储器中提取的指令确定其执行行为。在解码阶段，指令被分解成有意义的片段。根据CPU指令集架构(ISA)的定义，数值解释为指令[isa]。指令值的一部分是操作码，它指示要执行哪些操作。其他数值通常为指令提供必要的信息，例如加法运算的运算目标。根据寻址模式，这种操作目标可以提供常数值(即，立即值)或空间寻址值:寄存器或存储器地址。在旧的设计中，CPU中的指令解码部分是不可改变的硬件设备。然而，在许多抽象和复杂的CPU和isa中，微程序经常被用来帮助将指令转换成各种形式的信号。这些微程序往往可以在成品CPU中重写，方便更改解码指令。
在提取和解码阶段之后，它进入执行阶段。在这个阶段，它被连接到能够执行所需操作的各种CPU组件。例如，如果需要加法运算，ALU将连接到一组输入和一组输出。输入提供要相加的值，输出将包含求和结果。ALU包含在输出端执行简单的一般运算和逻辑运算(如加法和位运算)的电路。如果加法运算产生的结果太大，CPU无法处理，则可以在标志寄存器中设置溢出标志。
最后阶段，回信。在某种格式中
结果干脆回写。运算结果通常被写入CPU的内部寄存器，以便后续指令快速访问。在其他情况下，运算结果可能写入速度较慢但容量更大、价格更便宜的主存。一些类型的指令将操作程序计数器而不直接产生结果数据。这些通常被称为“跳转”，并在程序中带来循环行为、条件执行(通过条件跳转)和函数[跳转]。许多指令也会改变标志寄存器的状态位。这些标志可以用来影响程序行为，因为它们经常显示各种操作结果。例如，使用“比较”指令来判断两个值的大小，并根据比较结果在标志寄存器上设置一个数值。该标志可用于通过后续跳转指令确定程序趋势。
执行完指令写回结果数据后，程序计数器的值会递增，重复整个过程，在下一个指令周期正常提取下一条顺序指令。如果跳转指令完成，程序计数器将修改为跳转指令的地址，程序将继续正常执行。许多复杂的CPU可以一次获取多条指令，解码并同时执行它们。这部分一般涉及“经典RISC流水线”，实际上在很多使用简单CPU(通常称为单片机)的电子设备中迅速普及。
CPU的数字表示是一种设计选择，影响设备的工作模式。一些早期的数字计算机使用电气模型来表示常见的十进制(基于10十进制)数字系统数。也有一些罕见的计算机使用三进制来表示数字。现代的CPU几乎都是用二进制来表示数字，这样数字就可以用两个值的物理量来表示，比如[binaryvoltage]等等。
与数字表示相关的是CPU所能表示的数字的大小和精度。在二进制CPU的情况下，一个位是指CPU处理的数中有意义的位。CPU用来表示数字的位数通常称为“字长”、“位宽”、“数据路径宽度”或“整数精度”(与浮点数相对)。事实上，整数精度对CPU可执行软件可以使用的整数值范围设置了硬件限制。整数精度也会影响CPU可以寻址的内存量。例如，如果二进制CPU使用32位来表示内存地址，并且每个内存地址表示一个八位字节，则CPU的可寻址容量是232个八位字节或4GB。以上是对CPU地址空间的简单描述。通常，实际的CPU设计使用更复杂的寻址方法，例如分页技术，以便在相同的整数精度下寻址更多的内存。
更高的整数精度需要更多的线来支持更多的数字位，因此结构更复杂、更大、更耗能，通常也更昂贵。所以，虽然市面上有很多精度更高的CPU，比如16、32、64甚至128位，但还是可以看出应用软件是在4位或者8位的微控制器上执行的。更简单的单芯片计算机通常更便宜，消耗更少的能量，因此产生更少的热量。这些是设计电子设备的主要考虑因素。
2.2 CPU的运行过程
数据从输入设备流经内存，等待CPU处理。要处理的信息以字节存储，即以8位二进制数或8位为1个单位，可以是数据，也可以是指令。数据可以是二进制字符、数字、颜色等等。指令告诉CPU如何处理数据，如加、减或移位。假设内存中的数据是最简单的原始数据。首先，指令指针将通知CPU将要执行的指令将被放置在存储器中的存储位置。因为存储器中的每个存储单元都有一个编号(称为地址)，所以可以根据这些地址取出数据，并通过地址总线发送给控制单元。指令解码器从指令寄存器IR中取出指令，并将其翻译成CPU可以执行的形式，然后决定需要什么必要的操作来完成该指令。它会告诉算术逻辑单元(ALU)何时计算，指令读取器何时获取数值，指令解码器何时翻译指令。如果将数据发送到算术逻辑单元，数据将执行算术运算和指令中指定的其他运算。当数据被处理后，它将返回寄存器并继续通过不同的指令运行或通过DB总线发送到数据缓冲区。基本上，这就是CPU执行三个基本任务的方式:读取数据、处理数据和将数据写入内存。但在正常情况下，一条指令可以包含许多按明确顺序执行的操作。CPU的工作就是执行这些指令。完成一条指令后，CPU的控制单元会告诉指令阅读器从内存中读取下一条指令来执行。这个过程快速而连续地重复，一个接一个的指令被快速执行，产生你在监视器上看到的结果。在处理这么多指令和数据的同时，由于数据传输和CPU处理的时间差，肯定会出现处理混乱的情况。为了确保每一个操作都准时发生，CPU需要一个时钟来控制CPU执行的每一个动作。时钟就像一个节拍器，它不断发出脉冲，决定了CPU的节奏和处理时间。
参考资料:
电子计算机组成原理蒋本山北京理工大学
《计算机组成原理》第2版，唐硕飞主编，高等教育出版社，2008.438+0。
《计算机理论导读》俞龙作者:王电子工业出版社《计算机科学导论》作者:机械工业出版社肖金利主编《微型计算机原理与应用》，电子工业出版社，2003-1