The CPU and the fetch-execute cycle
Đã giới thiệu| English | Ý nghĩa |
|---|---|
| CPU/ˌsiː piː ˈjuː/ | bộ xử lý trung tâm |
| instructions/ɪnˈstrʌkʃnz/ | lệnh |
| ALU/ˌeɪ el ˈjuː/ | đơn vị tính toán logic |
| control unit/kənˈtrəʊl ˈjuːnɪt/ | đơn vị điều khiển |
| registers/ˈredʒɪstəz/ | cặp thanh ghi |
| buses/ˈbʌsɪz/ | tổng dữ liệu |
| cache/kæʃ/ | bộ nhớ đệm |
| embedded system/emˈbedɪd ˈsɪstəm/ | hệ thống nhúng |
| clock speed/klɒk spiːd/ | tốc độ xung nhịp |
Bộ xử lý trung tâm
- CPU xử lý dữ liệu và thực thi lệnh, lặp lại chu kỳ hàng triệu lần mỗi giây.
- Bên trong có ALU, đơn vị điều khiển và thanh ghi, liên kết bởi tuyến bus.
- Nó chạy mọi chương trình qua chu kỳ lấy–thực thi.
Các bộ phận của CPU
- ALU — thực hiện phép tính và so sánh logic.
- Đơn vị điều khiển (CU) — gửi tín hiệu điều khiển để quản lý tất cả các bộ phận.
- Thanh ghi — bộ nhớ nhỏ, rất nhanh lưu trữ mỗi thanh một giá trị.
- Ba tuyến bus liên kết chúng với bộ nhớ: địa chỉ (một chiều), dữ liệu (cả hai chiều), điều khiển.
Một CPU hiện đại là một vi mạch chứa đơn vị điều khiển, ALU và thanh ghi
The ALU in a CPU:
Độ khó 1/5 · 100 xu + một phần thưởng nhỏ cho lần hoàn thành đầu tiên trong ngày
The arithmetic logic unit does the maths and logic; the control unit manages the parts.
Thanh ghi và chu kỳ lấy–thực thi
- Các thanh ghi đặc biệt: PC (địa chỉ lệnh tiếp theo), MAR (địa chỉ truy cập), MDR (dữ liệu/lệnh đã lấy), CIR (lệnh đang chạy), ACC (kết quả của ALU).
- Chu kỳ lặp lại ba giai đoạn: Lấy (sao chép lệnh vào CPU, sau đó PC + 1) → Giải mã (CU tìm hiểu ý nghĩa của nó) → Thực thi (thực hiện nó).
Chu kỳ lấy–giải mã–thực thi mà CPU lặp lại cho mỗi lệnh
The fetch-execute cycle
Tap round the loop the CPU repeats billions of times a second — fetch the instruction, decode what it means, execute it, then do it all again.
Match each CPU part to what it does.
Độ khó 2/5 · 140 xu + một phần thưởng nhỏ cho lần hoàn thành đầu tiên trong ngày
The ALU computes, the control unit directs, the PC tracks the next instruction, and cache keeps hot data close.
Put the stages of the cycle in order.
Độ khó 3/5 · 200 xu + một phần thưởng nhỏ cho lần hoàn thành đầu tiên trong ngày
Fetch the instruction, decode what it means, then execute it — repeated continuously.
Bộ nhớ đệm, hiệu suất, hệ nhúng
- Bộ nhớ đệm là một lượng nhỏ bộ nhớ rất nhanh gần CPU, lưu trữ dữ liệu thường xuyên dùng — để CPU ít phải chờ.
- Hiệu suất phụ thuộc vào số lượng lõi, dung lượng bộ nhớ đệm, và tốc độ xung nhịp (chu kỳ mỗi giây).
- Một hệ thống nhúng là máy tính nhỏ được tích hợp vào thiết bị cho một nhiệm vụ cố định (máy giặt, lò vi sóng).
Bộ nhớ đệm và bộ nhớ chính (RAM) nằm gần CPU để cung cấp dữ liệu nhanh chóng cho nó
Which change would improve CPU performance?
Độ khó 1/5 · 100 xu + một phần thưởng nhỏ cho lần hoàn thành đầu tiên trong ngày
More cores, a larger cache and a higher clock speed all improve performance.
Cache is small, very fast memory near the CPU that holds often-used data, so the CPU waits less than it would reading from main memory.
Độ khó 1/5 · 100 xu + một phần thưởng nhỏ cho lần hoàn thành đầu tiên trong ngày
A bigger cache, more cores and a higher clock speed all raise performance — cache helps by cutting the wait for data.
Bạn đã nắm vững
- CPU = ALU (toán học/logic) + CU (tín hiệu điều khiển) + thanh ghi, liên kết bởi tuyến địa chỉ/dữ liệu/điều khiển
- các thanh ghi: PC (lệnh tiếp theo), MAR/MDR (bộ nhớ), CIR (hiện tại), ACC (kết quả)
- chu trình: lấy lệnh → giải mã → thực thi
- hiệu suất: số nhân, dung lượng bộ nhớ đệm, tốc độ xung clock; bộ nhớ đệm = bộ nhớ nhanh nằm gần CPU