cpu的運算

時間：2024-10-20 23:41:30 硬件維護我要投稿

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cpu的運算

　　CPU的位寬對CPU性能的影響絕不亞于主頻。位寬是指微處理器一次執(zhí)行指令的數(shù)據(jù)帶寬。處理器的尋址位寬增長很快，業(yè)界已使用過4、8、16位尋址再到目前主流的32位，而64位尋址浮點運算已經(jīng)逐步成為CPU的主流產(chǎn)品。下面是小編帶來的關(guān)于cpu每秒做多少次運算的內(nèi)容，歡迎閱讀!

　　cpu的運算：

　　比如計算加減乘除，開方等等，為何CPU能以非常快的速度算出答案? 而CPU的速度有極限嗎?限制是甚麼?哪里有那么多要知道的，其實計算機的CPU只會做加法，它只知道1+1=10(二進制)其他的工作是由CPU的指令系統(tǒng)(控制單元)來完成的，比如乘法——把一個二進制數(shù)乘以二，就是把一個二進制數(shù)左邊移一位，除法剛好相反，右移一位。

　　比如求一個數(shù)的10倍：先給這個數(shù)字左移2次=原來數(shù)字乘以2，然后把乘以2的結(jié)果放在寄存器里(存儲單元)，再給這個數(shù)先左移2次=原來數(shù)的4倍，然后，在給這個數(shù)字乘以2=原來數(shù)的8倍，最后加上存放在寄存器里面的兩倍就=原來數(shù)字的10倍了。

　　這些都是由CPU的指令系統(tǒng)控制的，在做邏輯運算的時候(就是邏輯控制單元)在起作用了，其實就是一些奇怪的加法比如：與運算就會被規(guī)定兩個不一樣的數(shù)字進行比較結(jié)果為0或運算：兩個不一樣的數(shù)字比較，只要有一個不為“0”那么，結(jié)果就不為“0”CPU的速度取決于兩個方面的因素：

　　1、內(nèi)部因素：比如CPU的制作工藝：二級緩存的大小，運算頻率的高低等等指令系統(tǒng)的設(shè)計：有沒有多媒體指令系統(tǒng)，指令的長度，是32位的指令系統(tǒng)，還是64位指令系統(tǒng)，每次處理的二進制位數(shù)是8位，6位、32位、64位、還是128位等等。

　　2、外部因素：說是外部因素也不完全準確，最明顯的——前端總線的限制，分兩種：(1)CPU的前端總線高，主板支持的前端總線低，就好像往一個大瓶子里便灌水的過程CPU的前端總線是瓶子主板的總線頻率就是水流，水流越小灌得就慢，就是說運行的速度就慢。(2)CPU的前端總線低，主板支持的高，就好像用一個消防栓給一個毛細吸管里邊灌水一樣，水再大也沒有地方裝所以慢。

　　超頻，可能一般人不太明白簡單解釋一下：就好像你有一頭小毛驢，突然有一天你它跑得慢了，于是找了一根鞭子，打他一下，驢子就跑得飛快了，CPU好比驢子鞭子好比跳線(用來改變CPU的工作模式)，實際上是改變了加在CPU針腳上的電壓，所以超頻后會發(fā)熱，時間長了就會像驢子一樣被“打得遍體鱗傷”所以在超頻的時候一定要把散熱工作做足，不然驢子就了。

　　相關(guān)64位處理器的優(yōu)勢推薦：

　　32位CPU一次只能處理32位，也就是4個字節(jié)的數(shù)據(jù);而64位CPU一次就能處理64位即8個字節(jié)的數(shù)據(jù)。如果我們將總長128位的指令分別按照16位、32位、64位為單位進行編輯的話：舊的16位CPU(如Intel 80286CPU)需要8個指令，32位的CPU需要4個指令，而64位CPU則只要兩個指令。顯然，在工作頻率相同的情況下，64位CPU的處理速度比16位、32位的更快.可以比較一下圖中的32位與64位CPU，64位的代碼流的數(shù)量沒有改變，其寬度隨著指令代碼的寬度而變化;而數(shù)據(jù)流的寬度則增加了一倍。雖然理論上在一個時鐘周期內(nèi)64位系統(tǒng)處理的數(shù)據(jù)量是32位系統(tǒng)的兩倍，但理論和現(xiàn)實通常都是有差距的。

　　要注意的是，CPU不只需要位寬夠?qū)挼募拇嫫鳎残枰銐驍?shù)量的寄存器，以確保大量數(shù)據(jù)處理。因此為了容納更多的數(shù)據(jù)，寄存器和內(nèi)部數(shù)據(jù)通道也必須加倍，因此在64位CPU中的寄存器位數(shù)一般是32位CPU中的兩倍。不過，雖然寄存器位數(shù)增加了，但正在執(zhí)行指令的指令寄存器卻都是一樣的，即數(shù)據(jù)流加倍而指令流不變。此外，增加數(shù)據(jù)位數(shù)還可以擴大動態(tài)范圍。在通常使用的十進制中，只能得到最多10個整數(shù)(一位數(shù)情況下)，這是因為0~9中只有10個不同的符號來表示相應(yīng)的意思，想要表示10以上的數(shù)就需要增加一位數(shù)，兩位數(shù)(00-99)才可以表示100個數(shù)。可以得出十進制的動態(tài)范圍的計算公式：DR=10n (n表示數(shù)字位數(shù))。在二進制體系中，相應(yīng)的我們可以得到公式：DR=2n，那么目前使用的32位就可以達到232=4.3×109，升級到64位之后，就可以達到264=1.8×1019。動態(tài)范圍擴大了43億倍。提示：擴大動態(tài)范圍可以在一定程度上提高寄存器中數(shù)據(jù)的準確性。比如，當使用32位系統(tǒng)處理氣象模擬運算任務(wù)時，當處理的數(shù)據(jù)超過32位所能提供的最大動態(tài)范圍時，系統(tǒng)就會出現(xiàn)諸如Overflow(超過了最大正整數(shù))或Underflow(低于最小的負整數(shù))的錯誤提示，這樣寄存器中的數(shù)據(jù)就無法保證準確。

　　除了運算能力之外，與32位CPU相比，64位CPU的優(yōu)勢還體現(xiàn)在系統(tǒng)對內(nèi)存的控制上。由于地址使用的是特殊的整數(shù)，而64位CPU的一個ALU(算術(shù)邏輯運算器)和寄存器可以處理更大的整數(shù)，也就是更大的地址。傳統(tǒng)32位CPU的尋址空間最大為4GB，使得很多需要大容量內(nèi)存的大規(guī)模的數(shù)據(jù)處理程序在這時都會顯得捉襟見肘，形成了運行效率的瓶頸。而64位的處理器在理論上則可以達到1800萬個TB(1TB=1024GB)，將能夠徹底解決32位計算系統(tǒng)所遇到的瓶頸現(xiàn)象。

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