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半導體跟cpu什麼關系

發布時間: 2021-03-07 04:36:34

半導體與電腦cpu原理

半導體( semiconctor),指常溫下導電性能介於導體(conctor)與絕緣體(insulator)之間的材料。半導體在收音機、電視機以及測溫上有著廣泛的應用。如二極體就是採用半導體製作的器件。半導體是指一種導電性可受控制,范圍可從絕緣體至導體之間的材料。無論從科技或是經濟發展的角度來看,半導體的重要性都是非常巨大的。今日大部分的電子產品,如計算機、行動電話或是數字錄音機當中的核心單元都和半導體有著極為密切的關連。常見的半導體材料有硅、鍺、砷化鎵等,而硅更是各種半導體材料中,在商業應用上最具有影響力的一種。
而CPU工作原理比較復雜。在了解CPU工作原理之前,我們先簡單談談CPU是如何生產出來的。CPU是在特別純凈的硅材料上製造的。一個CPU晶元包含上百萬個精巧的晶體管。人們在一塊指甲蓋大小的矽片上,用化學的方法蝕刻或光刻出晶體管。因此,從這個意義上說,CPU正是由晶體管組合而成的。簡單而言,晶體管就是微型電子開關,它們是構建CPU的基石,你可以把一個晶體管當作一個電燈開關,它們有個操作位,分別代表兩種狀態:ON(開)和OFF(關)。這一開一關就相當於晶體管的連通與斷開,而這兩種狀態正好與二進制中的基礎狀態「0」和「1」對應!這樣,計算機就具備了處理信息的能力。

但你不要以為,只有簡單的「0」和「1」兩種狀態的晶體管的原理很簡單,其實它們的發展是經過科學家們多年的辛苦研究得來的。在晶體管之前,計算機依靠速度緩慢、低效率的真空電子管和機械開關來處理信息。後來,科研人員把兩個晶體管放置到一個硅晶體中,這樣便創作出第一個集成電路,再後來才有了微處理器。

看到這里,你一定想知道,晶體管是如何利用「0」和「1」這兩種電子信號來執行指令和處理數據的呢?其實,所有電子設備都有自己的電路和開關,電子在電路中流動或斷開,完全由開關來控制,如果你將開關設置為OFF,電子將停止流動,如果你再將其設置為ON,電子又會繼續流動。晶體管的這種ON與OFF的切換只由電子信號控制,我們可以將晶體管稱之為二進制設備。這樣,晶體管的ON狀態用「1」來表示,而OFF狀態則用「0」來表示,就可以組成最簡單的二進制數。眾多晶體管產生的多個「1」與「0」的特殊次序和模式能代表不同的情況,將其定義為字母、數字、顏色和圖形。舉個例子,十進位中的1在二進位模式時也是「1」,2在二進位模式時是「10」,3是「11」,4是「100」,5是「101」,6是「110」等等,依此類推,這就組成了計算機工作採用的二進制語言和數據。成組的晶體管聯合起來可以存儲數值,也可以進行邏輯運算和數字運算。加上石英時鍾的控制,晶體管組就像一部復雜的機器那樣同步地執行它們的功能。

CPU的內部結構

現在我們已經大概知道CPU是負責些什麼事情,但是具體由哪些部件負責處理數據和執行程序呢?

1.算術邏輯單元ALU(Arithmetic Logic Unit)
ALU是運算器的核心。它是以全加器為基礎,輔之以移位寄存器及相應控制邏輯組合而成的電路,在控制信號的作用下可完成加、減、乘、除四則運算和各種邏輯運算。就像剛才提到的,這里就相當於工廠中的生產線,負責運算數據。

2.寄存器組 RS(Register Set或Registers)
RS實質上是CPU中暫時存放數據的地方,裡面保存著那些等待處理的數據,或已經處理過的數據,CPU訪問寄存器所用的時間要比訪問內存的時間短。採用寄存器,可以減少CPU訪問內存的次數,從而提高了CPU的工作速度。但因為受到晶元面積和集成度所限,寄存器組的容量不可能很大。寄存器組可分為專用寄存器和通用寄存器。專用寄存器的作用是固定的,分別寄存相應的數據。而通用寄存器用途廣泛並可由程序員規定其用途。通用寄存器的數目因微處理器而異。

3.控制單元(Control Unit)
正如工廠的物流分配部門,控制單元是整個CPU的指揮控制中心,由指令寄存器IR(Instruction Register)、指令解碼器ID(Instruction Decoder)和操作控制器0C(Operation Controller)三個部件組成,對協調整個電腦有序工作極為重要。它根據用戶預先編好的程序,依次從存儲器中取出各條指令,放在指令寄存器IR中,通過指令解碼(分析)確定應該進行什麼操作,然後通過操作控制器OC,按確定的時序,向相應的部件發出微操作控制信號。操作控制器OC中主要包括節拍脈沖發生器、控制矩陣、時鍾脈沖發生器、復位電路和啟停電路等控制邏輯。

4.匯流排(Bus)
就像工廠中各部位之間的聯系渠道,匯流排實際上是一組導線,是各種公共信號線的集合,用於作為電腦中所有各組成部分傳輸信息共同使用的「公路」。直接和CPU相連的匯流排可稱為局部匯流排。其中包括: 數據匯流排DB(Data Bus)、地址匯流排AB(Address Bus) 、控制匯流排CB(Control Bus)。其中,數據匯流排用來傳輸數據信息;地址匯流排用於傳送CPU發出的地址信息;控制匯流排用來傳送控制信號、時序信號和狀態信息等。

CPU的工作流程

由晶體管組成的CPU是作為處理數據和執行程序的核心,其英文全稱是:Central Processing Unit,即中央處理器。首先,CPU的內部結構可以分為控制單元,邏輯運算單元和存儲單元(包括內部匯流排及緩沖器)三大部分。CPU的工作原理就像一個工廠對產品的加工過程:進入工廠的原料(程序指令),經過物資分配部門(控制單元)的調度分配,被送往生產線(邏輯運算單元),生產出成品(處理後的數據)後,再存儲在倉庫(存儲單元)中,最後等著拿到市場上去賣(交由應用程序使用)。在這個過程中,我們注意到從控制單元開始,CPU就開始了正式的工作,中間的過程是通過邏輯運算單元來進行運算處理,交到存儲單元代表工作的結束。

數據與指令在CPU中的運行

剛才已經為大家介紹了CPU的部件及基本原理情況,現在,我們來看看數據是怎樣在CPU中運行的。我們知道,數據從輸入設備流經內存,等待CPU的處理,這些將要處理的信息是按位元組存儲的,也就是以8位二進制數或8比特為1個單元存儲,這些信息可以是數據或指令。數據可以是二進製表示的字元、數字或顏色等等。而指令告訴CPU對數據執行哪些操作,比如完成加法、減法或移位運算。

我們假設在內存中的數據是最簡單的原始數據。首先,指令指針(Instruction Pointer)會通知CPU,將要執行的指令放置在內存中的存儲位置。因為內存中的每個存儲單元都有編號(稱為地址),可以根據這些地址把數據取出,通過地址匯流排送到控制單元中,指令解碼器從指令寄存器IR中拿來指令,翻譯成CPU可以執行的形式,然後決定完成該指令需要哪些必要的操作,它將告訴算術邏輯單元(ALU)什麼時候計算,告訴指令讀取器什麼時候獲取數值,告訴指令解碼器什麼時候翻譯指令等等。

假如數據被送往算術邏輯單元,數據將會執行指令中規定的算術運算和其他各種運算。當數據處理完畢後,將回到寄存器中,通過不同的指令將數據繼續運行或者通過DB匯流排送到數據緩存器中。

基本上,CPU就是這樣去執行讀出數據、處理數據和往內存寫數據3項基本工作。但在通常情況下,一條指令可以包含按明確順序執行的許多操作,CPU的工作就是執行這些指令,完成一條指令後,CPU的控制單元又將告訴指令讀取器從內存中讀取下一條指令來執行。這個過程不斷快速地重復,快速地執行一條又一條指令,產生你在顯示器上所看到的結果。我們很容易想到,在處理這么多指令和數據的同時,由於數據轉移時差和CPU處理時差,肯定會出現混亂處理的情況。為了保證每個操作準時發生,CPU需要一個時鍾,時鍾控制著CPU所執行的每一個動作。時鍾就像一個節拍器,它不停地發出脈沖,決定CPU的步調和處理時間,這就是我們所熟悉的CPU的標稱速度,也稱為主頻。主頻數值越高,表明CPU的工作速度越快。

Ⅱ arm中cpu與晶元的關系

ARM是一個公司名!分ARM7/ARM9等

ARM9是32位機:

ARM(Advanced RISC Machines)是微處理器行業的一家知名企業,設計了大量高性能、廉價、耗能低的RISC處理器、相關技術及軟體。技術具有性能高、成本低和能耗省的特點。適用於多種領域,比如嵌入控制、消費/教育類多媒體、DSP和移動式應用等。
ARM將其技術授權給世界上許多著名的半導體、軟體和OEM廠商,每個廠商得到的都是一套獨一無二的ARM相關技術及服務。利用這種合夥關系,ARM很快成為許多全球性RISC標準的締造者。
目前,總共有30家半導體公司與ARM簽訂了硬體技術使用許可協議,其中包括Intel、IBM、LG半導體、NEC、SONY、菲利浦和國民半導體這樣的大公司。至於軟體系統的合夥人,則包括微軟、升陽和MRI等一系列知名公司。
ARM架構是面向低預算市場設計的第一款RISC微處理器。
2.產品介紹
ARM提供一系列內核、體系擴展、微處理器和系統晶元方案。由於所有產品均採用一個通用的軟體體系,所以相同的軟體可在所有產品中運行(理論上如此)。典型的產品如下。
①CPU內核
--ARM7:小型、快速、低能耗、集成式RISC內核,用於移動通信。
-- ARM7TDMI(Thumb):這是公司授權用戶最多的一項產品,將ARM7指令集同Thumb擴展組合在一起,以減少內存容量和系統成本。同時,它還利用嵌入式ICE調試技術來簡化系統設計,並用一個DSP增強擴展來改進性能。該產品的典型用途是數字蜂窩電話和硬碟驅動器。
--ARM9TDMI:採用5階段管道化ARM9內核,同時配備Thumb擴展、調試和Harvard匯流排。在生產工藝相同的情況下,性能可達ARM7TDMI的兩倍之多。常用於連網和頂置盒。
②體系擴展
-- Thumb:以16位系統的成本,提供32位RISC性能,特別注意的是它所需的內存容量非常小。
③嵌入式ICE調試
由於集成了類似於ICE的CPU內核調試技術,所以原型設計和系統晶元的調試得到了極大的簡化。
④微處理器
--ARM710系列,包括ARM710、ARM710T、ARM720T和ARM740T:低價、低能耗、封裝式常規系統微型處理器,配有高速緩存(Cache)、內存管理、寫緩沖和JTAG。廣泛應用於手持式計算、數據通信和消費類多媒體。
--ARM940T、920T系列:低價、低能耗、高性能系統微處理器,配有Cache、內存管理和寫緩沖。應用於高級引擎管理、保安系統、頂置盒、便攜計算機和高檔列印機。
--StrongARM:性能很高、同時滿足常規應用需要的一種微處理器技術,與DEC聯合研製,後來授權給Intel。SA110處理器、SA1100 PDA系統晶元和SA1500多媒體處理器晶元均採用了這一技術。
--ARM7500和ARM7500FE:高度集成的單晶元RISC計算機,基於一個緩存式ARM7 32位內核,擁有內存和I/O控制器、3個DMA通道、片上視頻控制器和調色板以及立體聲埠;ARM7500FE則增加了一個浮點運算單元以及對EDO DRAM的支持。特別適合電視頂置盒和網路計算機(NC)。

Windows CE的Pocket PC只支持ARMWindows CE可支持多種嵌入式處理器,但基於Windows CE的Pocket PC則只支持ARM一種。微軟在對SH3、MIPS、ARM等嵌入式處理器做了評估後認為,ARM是一種性價比較好的選擇。由於目前ARM在手持設備市場佔有90%以上的份額,只支持ARM,可以有效地縮短應用程序開發與測試的時間,也降低了研發費用。由於ARM開放其處理器授權,因此,用戶在市場上可以在多家整機廠商中進行選擇,從而保證了這一市場的競爭性。

現在市場上比較多的是三星2410和PHILIPS的ARM9晶元!

Ⅲ 電腦cpu和晶元有什麼聯系,各自是什麼用途

一個是邏輯上的一個是物理上的。
HT技術是在邏輯上把一個CPU的處理單元虛擬成兩個來用。
多核的就是一個CPU有多個處理單元。

超線程技術就是利用特殊的硬體指令,把多線程處理器內部的兩個邏輯內核模擬成兩個物理晶元,從而使單個處理器就能「享用」線程級的並行計算的處理器技術。多線程技術可以在支持多線程的操作系統和軟體上,有效的增強處理器在多任務、多線程處理上的處理能力。
超線程技術可以使操作系統或者應用軟體的多個線程,同時運行於一個超線程處理器上,其內部的兩個邏輯處理器共享一組處理器執行單元,並行完成加、乘、負載等操作。這樣做可以使得處理器的處理能力提高30%,因為在同一時間里,應用程序可以充分使用晶元的各個運算單元。
在處理多個線程的過程中,多線程處理器內部的每個邏輯處理器均可以單獨對中斷做出響應,當第一個邏輯處理器跟蹤一個軟體線程時,第二個邏輯處理器也開始對另外一個軟體線程進行跟蹤和處理了。
對於多核微處理器,以雙核心處理器為例,簡單地說就是在一塊CPU基板上集成兩個處理器核心,並通過並行匯流排將各處理器核心連接起來。但超線程技術為了避免CPU處理資源沖突,負責處理第二個線程的那個邏輯處理器,其使用的是僅是運行第一個線程時被暫時閑置的處理單元。所以雖然採用超線程技術能同時執行多個線程,但它並不象兩個真正的CPU那樣,每各CPU都具有獨立的資源。當兩個線程都同時需要某一個資源時,其中一個要暫時停止,並讓出資源,直到這些資源閑置後才能繼續。因此超線程的性能並不等於兩顆CPU的性能。
英特爾P4 超線程有兩個運行模式,Single Task Mode(單任務模式)及Multi Task Mode(多任務模式),當程序不支持Multi-Processing(多處理器作業)時,系統會停止其中一個邏輯CPU的運行,把資源集中於單個邏輯CPU中,讓單線程程序不會因其中一個邏輯CPU閑置而減低性能,但由於被停止運行的邏輯CPU還是會等待工作,佔用一定的資源,因此Hyper-Threading CPU運行Single Task Mode程序模式時,有可能達不到不帶超線程功能的CPU性能,但性能差距不會太大。也就是說,當運行單線程運用軟體時,超線程技術甚至會降低系統性能,尤其在多線程操作系統運行單線程軟體時容易出現此問題。
需要注意的是,含有超線程技術的CPU需要晶元組、軟體支持,才能比較理想的發揮該項技術的優勢。目前支持超線程技術的晶元組包括如:英特爾i845GE、PE及矽統iSR658 RDRAM、SiS645DX、SiS651可直接支持超線程;英特爾i845E、i850E通過升級BIOS後可支持;威盛P4X400、P4X400A可支持,但未獲得正式授權。操作系統如:Microsoft Windows XP、Microsoft Windows 2003,Linux kernel 2.4.x以後的版本也支持超線程技術。
雙核處理器就基於單個半導體的一個處理器上擁有兩個一樣功能的處理器核心,即是將兩個物理處理器核心整合入一個內核中。事實上,雙核架構並不是什麼新技術,不過此前雙核心處理器一直是伺服器的專利,現在已經開始普及之中

Ⅳ 電腦cpu也是半導體吧

是。單晶硅上的集成電路。

Ⅳ CPU是什麼,SD,DDR,intel這些跟CPU是什麼關系啊~~~

CPU (Central Processing Unit) 中央處理器
CPU是計算機的心臟,包括運算部件和控制部件,是完成各種運算和控制的核心,也是決定計算機性能的最重要的部件。主要的參數是工作的主頻和一次傳送或處理的數據的位數。

INTEL英特爾公司是全球最大的晶元製造商及國際領先的個人電腦網路產品和通信產品的生產商。自一九八五年進入中國市場以來,英特爾公司已在中國設立了十二個辦事機構,並在上海興建了世界一流的製造工廠。為了與中國的計算機行業共同發展,在上海和北京分別成立了英特爾上海軟體實驗室和英特爾中國研究中心。

SD卡(Secure Digital Memory Card)是一種基於半導體快閃記憶器的新一代記憶設備。SD卡由日本松下、東芝及美國SanDisk公司於1999年8月共同開發研製。大小猶如一張郵票的SD記憶卡,重量只有2克,但卻擁有高記憶容量、快速數據傳輸率、極大的移動靈活性以及很好的安全性。
SD卡在24mm×32mm×2.1mm的體積內結合了SanDisk快閃記憶卡控制與MLC(Multilevel Cell)技術和Toshiba(東芝)0.16u及0.13u的NAND技術,通過9針的介面界面與專門的驅動器相連接,不需要額外的電源來保持其上記憶的信息。而且它是一體化固體介質,沒有任何移動部分,所以不用擔心機械運動的損壞。
現在的SD卡容量由8MB到4GB不等

DDR指內存類型。內存在電腦中起著舉足輕重的作用。內存一般採用半導體存儲單元,包括隨機存儲器(RAM),只讀存儲器(ROM),以及高速緩存(CACHE)。只不過因為RAM是其中最重要的存儲器。
通常所說的內存即指電腦系統中的RAM。 RAM有些像教室里的黑板,上課時老師不斷地往黑板上面寫東西,下課以後全部擦除。RAM要求每時每刻都不斷地供電,否則數據會丟失。
如果在關閉電源以後RAM中的數據也不丟失就好了,這樣就可以在每一次開機時都保證電腦處於上一次關機的狀態,而不必每次都重新啟動電腦,重新打開應用程序了。但是RAM要求不斷的電源供應,那有沒有辦法解決這個問題呢?隨著技術的進步,人們想到了一個辦法,即給RAM供應少量的電源保持RAM的數據不丟失,這就是電腦的休眠功能,特別在Win2000里這個功能得到了很好的應用,休眠時電源處於連接狀態,但是耗費少量的電能。
按內存條的介面形式,常見內存條有兩種:單列直插內存條(SIMM),和雙列直插內存條(DIMM)。SIMM內存條分為30線,72線兩種。DIMM內存條與SIMM內存條相比引腳增加到168線。DIMM可單條使用,不同容量可混合使用,SIMM必須成對使用。
按內存的工作方式,內存又有FPA EDO DRAM和SDRAM(同步動態RAM)等形式。
FPA(FAST PAGE MODE)RAM 快速頁面模式隨機存取存儲器:這是較早的電腦系統普通使用的內存,它每個三個時鍾脈沖周期傳送一次數據。
EDO(EXTENDED DATA OUT)RAM 擴展數據輸出隨機存取存儲器:EDO內存取消了主板與內存兩個存儲周期之間的時間間隔,他每個兩個時鍾脈沖周期輸出一次數據,大大地縮短了存取時間,是存儲速度提高30%。EDO一般是72腳,EDO內存已經被SDRAM所取代。
S(SYSNECRONOUS)DRAM 同步動態隨機存取存儲器:SDRAM為168腳,這是目前PENTIUM及以上機型使用的內存。SDRAM將CPU與RAM通過一個相同的時鍾鎖在一起,使CPU和RAM能夠共享一個時鍾周期,以相同的速度同步工作,每一個時鍾脈沖的上升沿便開始傳遞數據,速度比EDO內存提高50%。
DDR(DOUBLE DATA RAGE)RAM :SDRAM的更新換代產品,他允許在時鍾脈沖的上升沿和下降沿傳輸數據,這樣不需要提高時鍾的頻率就能加倍提高SDRAM的速度。
RDRAM(RAMBUS DRAM) 存儲器匯流排式動態隨機存取存儲器;RDRAM是RAMBUS公司開發的具有系統帶寬,晶元到晶元介面設計的新型DRAM,他能在很高的頻率范圍內通過一個簡單的匯流排傳輸數據。他同時使用低電壓信號,在高速同步時鍾脈沖的兩邊沿傳輸數據。INTEL將在其820晶元組產品中加入對RDRAM的支持。
內存的參數主要有兩個:存儲容量和存取時間。存儲容量越大,電腦能記憶的信息越多。存取時間則以納秒(NS)為單位來計算。一納秒等於10^9秒。數字越小,表明內存的存取速度越快。

Ⅵ 為什麼cpu用半導體作材料

原因很簡單,計算機基礎是0和1,
就是通電或者不通電
實現這個自然就只能是半導體
一定條件下通電,否則不同點
只有酒能表示0和1,導體和絕緣體只有一種特性所以自然沒辦法

Ⅶ 晶元和cpu還有微處理器有什麼區別

1、晶元:是指將電子邏輯門電路用激光刻錄到矽片上,從而構成各種各樣的芯版片,當今集權成度最高、功能最強大的應該CPU晶元了。
2、CPU:是指所有時期,各種電子元件構成的計算機中央處理器的統稱。
3、MPU:又叫微處理器,是指計算機發展到第四代,大規模、超大規模集成電路所構成的CPU的統稱。由MPU構成的計算機是Micro Computer。就是微型計算機,簡稱:微機。

Ⅷ 處理器和CPU到底什麼關系

處理器指的是CPU。

中央處理器一般指的是CPU,其是作為計算機系統的運算和控制核心,是信息處理、程序運行的最終執行單元。

中央處理器(CPU),是電子計算機的主要設備之一,電腦中的核心配件。其功能主要是解釋計算機指令以及處理計算機軟體中的數據。CPU是計算機中負責讀取指令,對指令解碼並執行指令的核心部件。

(8)半導體跟cpu什麼關系擴展閱讀:

CPU的發展階段:

1、第一階段(1971年-1973年)。這是4位和8位低檔微處理器時代,代表產品是Intel 4004處理器。1971年,Intel生產的4004微處理器將運算器和控制器集成在一個晶元上,標志著CPU的誕生。

2、第二階段(1974年-1977年)。這是8位中高檔微處理器時代,代表產品是Intel 8080。此時指令系統已經比較完善了。

3、第三階段(1978年-1984年)。這是16位微處理器的時代,代表產品是Intel 8086。相對而言已經比較成熟了。

4、第四階段(1985年-1992年)。這是32位微處理器時代,代表產品是Intel 80386。已經可以勝任多任務、多用戶的作業。

5、第五階段(1993年-2005年)。這是奔騰系列微處理器的時代。1995 年11 月,Intel發布了Pentium處理器,該處理器首次採用超標量指令流水結構,引入了指令的亂序執行和分支預測技術,大大提高了處理器的性能 。

6、第六階段(2005年至今)。是酷睿系列微處理器的時 代,這是一款領先節能的新型微架構,設計的出發點是提供卓然出眾的性能和能效。

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