、CPU

中央處理器（CPU，Central Processing Unit）是一塊超大規模的集成電路，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據。

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）及實現它們之間聯系的數據（Data）、控制及狀態的總線（Bus）。它與內部存儲器（Memory）和輸入/輸出（I/O）設備合稱為電子計算機三大核心部件。

二、基本介紹

程序是由指令構成的序列，執行程序就是按指令序列逐條執行指令。一旦把程序裝入主存儲器（簡稱主存）中，就可以由CPU自動地完成從主存取指令和執行指令的任務。

主要功能

1、順序控制

這是指控制程序中指令的執行順序。程序中的各指令之間是有嚴格順序的，必須嚴格按程序規定的順序執行，才能保證計算機工作的正確性。

一條指令的功能往往是由計算機中的部件執行一系列的操作來實現的。CPU要根據指令的功能，產生相應的操作控制信號，發給相應的部件，從而控制這些部件按指令的要求進行動作。

2、時間控制

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自動工作。

3、數據加工

即對數據進行算術運算和邏輯運算，或進行其他的信息處理。

三、組成結構

CPU包括運算邏輯部件、寄存器部件，運算器和控制部件等。

1、運算邏輯部件

運算邏輯部件，可以執行定點或浮點算術運算操作、移位操作以及邏輯操作，也可執行地址運算和轉換。

2、寄存器部件

寄存器部件，包括通用寄存器、專用寄存器和控制寄存器。

通用寄存器又可分定點數和浮點數兩類，它們用來保存指令中的寄存器操作數和操作結果。

通用寄存器是中央處理器的重要組成部分，大多數指令都要訪問到通用寄存器。通用寄存器的寬度決定計算機內部的數據通路寬度，其端口數目往往可影響內部操作的并行性。

專用寄存器是為了執行一些特殊操作所需用的寄存器。

控制寄存器通常用來指示機器執行的狀態，或者保持某些指針，有處理狀態寄存器、地址轉換目錄的基地址寄存器、特權狀態寄存器、條件碼寄存器、處理異常事故寄存器以及檢錯寄存器等。

有的時候，中央處理器中還有一些緩存，用來暫時存放一些數據指令，緩存越大，說明CPU的運算速度越快，目前市場上的中高端中央處理器都有2M左右的二級緩存，高端中央處理器有4M左右的二級緩存。

3、控制部件

控制部件，主要負責對指令譯碼，并且發出為完成每條指令所要執行的各個操作的控制信號。

其結構有兩種：一種是以微存儲為核心的微程序控制方式；一種是以邏輯硬布線結構為主的控制方式。

微存儲中保持微碼，每一個微碼對應于一個最基本的微操作，又稱微指令；各條指令是由不同序列的微碼組成，這種微碼序列構成微程序。中央處理器在對指令譯碼以后，即發出一定時序的控制信號，按給定序列的順序以微周期為節拍執行由這些微碼確定的若干個微操作，即可完成某條指令的執行。

簡單指令是由（3～5）個微操作組成，復雜指令則要由幾十個微操作甚至幾百個微操作組成。

四、基本術語

1、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、處理數據的速度。

CPU的主頻=外頻×倍頻系數。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內數字脈沖信號震蕩的速度。在Intel的處理器產品中，也可以看到這樣的例子：1 GHz Itanium芯片能夠表現得差不多跟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、總線等等各方面的性能指標。

2、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的不穩定。

目前的絕大部分電腦系統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。

3、前端總線頻率

前端總線（FSB)頻率（即總線頻率）是直接影響CPU與內存直接數據交換速度。有一條公式可以計算，即數據帶寬=（總線頻率×數據位寬）/8，數據傳輸最大帶寬取決于所有同時傳輸的數據的寬度和傳輸頻率。比方，現在的支持64位的至強Nocona，前端總線是800MHz，按照公式，它的數據傳輸最大帶寬是6.4GB/秒。

外頻與前端總線（FSB）頻率的區別：前端總線的速度指的是數據傳輸的速度，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可接受的數據傳輸量是100MHz×64bit÷8bit/Byte=800MB/s。

其實現在“HyperTransport”構架的出現，讓這種實際意義上的前端總線（FSB）頻率發生了變化。IA-32架構必須有三大重要的構件：內存控制器Hub (MCH),I/O控制器Hub和PCI Hub，像Intel很典型的芯片組Intel 7501.Intel7505芯片組，為雙至強處理器量身定做的，它們所包含的MCH為CPU提供了頻率為533MHz的前端總線，配合DDR內存，前端總線帶寬可達到4.3GB/秒。但隨著處理器性能不斷提高同時給系統架構帶來了很多問題。而“HyperTransport”構架不但解決了問題，而且更有效地提高了總線帶寬，比方AMD Opteron處理器，靈活的HyperTransport I/O總線體系結構讓它整合了內存控制器，使處理器不通過系統總線傳給芯片組而直接和內存交換數據。這樣的話，前端總線（FSB）頻率在AMD Opteron處理器就不知道從何談起了。

4、倍頻系數

倍頻系數是指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與系統之間數據傳輸速度是有限的，一味追求高主頻而得到高倍頻的CPU就會出現明顯的“瓶頸”效應－CPU從系統中得到數據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，現在AMD推出了黑盒版CPU（即不鎖倍頻版本，用戶可以自由調節倍頻，調節倍頻的超頻方式比調節外頻穩定得多）。

5、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內存和硬盤。實際工作時，CPU往往需要重復讀取同樣的數據塊，而緩存容量的增大，可以大幅度提升CPU內部讀取數據的命中率，而不用再到內存或者硬盤上尋找，以此提高系統性能。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，分為數據緩存和指令緩存。內置的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，分內部和外部兩種芯片。內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，現在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，現在的都是內置的。而它的實際作用即是，L3緩存的應用可以進一步降低內存延遲，同時提升大數據量計算時處理器的性能。降低內存延遲和提升大數據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存會更有效，故它比較慢的磁盤I/O子系統可以處理更多的數據請求。具有較大L3緩存的處理器提供更有效的文件系統緩存行為及較短消息和處理器隊列長度。

6、擴展指令集

CPU依靠指令來自計算和控制系統，每款CPU在設計時就規定了一系列與其硬件電路相配合的指令系統。指令的強弱也是CPU的重要指標，指令集是提高微處理器效率的最有效工具之一。

從現階段的主流體系結構講，指令集可分為復雜指令集和精簡指令集兩部分（指令集共有四個種類），而從具體運用看，如Intel的MMX（Multi Media Extended，此為AMD猜測的全稱，Intel并沒有說明詞源）、SSE、SSE2（Streaming-Single instruction multiple data-Extensions 2）、SSE3、SSE4系列和AMD的3DNow！等都是CPU的擴展指令集，分別增強了CPU的多媒體、圖形圖象和Internet等的處理能力。

通常會把CPU的擴展指令集稱為”CPU的指令集”。SSE3指令集也是目前規模最小的指令集，此前MMX包含有57條命令，SSE包含有50條命令，SSE2包含有144條命令，SSE3包含有13條命令。

7、工作電壓

從586CPU開始，CPU的工作電壓分為內核電壓和I/O電壓兩種，通常CPU的核心電壓小于等于I/O電壓。其中內核電壓的大小是根據CPU的生產工藝而定，一般制作工藝越小，內核工作電壓越低；I/O電壓一般都在1.6~5V。低電壓能解決耗電過大和發熱過高的問題。

五、常見問題

1、CPU使用率高的原因及解決方法

1、當機器慢下來的時候，首先我們想到的當然是打開任務管理器了，看看到底是哪個程序占了較高的比例，如果是某個大程序那還可以原諒，在關閉該程序后只要CPU正常了那就沒問題;如果不是，那你就要看看是什么程序了，當你查不出這個進程是什么的時候就去google或者baidu搜。有時只結束是沒用的，在xp下我們可以結合msconfig里的啟動項，把一些不用的項給關掉。

2、一些常用的軟件，比如瀏覽器占用了很高的CPU，那么就要升級該軟件或者干脆用別的同類軟件代替，有時軟件和系統會有點不兼容，當然我們可以試下xp系統下給我們的那個兼容項，右鍵點該.exe文件選兼容性。

3、 svchost.exe有時是比較頭痛的，當你看到你的某個svchost.exe占用很大CPU時你可以去下個aports或者fport來檢察其對應的程序路徑，也就是什么東西在調用這個svchost.exe

4、右擊文件導致100%的CPU占用我們也會遇到，有時點右鍵停頓可能就是這個問題了。官方的解釋：先點左鍵選中，再右鍵（不是很理解）。非官方：通過在桌面點右鍵-屬性-外觀-效果，取消“為菜單和工具提示使用下列過度效果（U）”來解決。還有某些殺毒軟件對文件的監控也會有所影響，可以關閉殺毒軟件的文件監控;還有就是對網頁，插件，郵件的監控也是同樣的道理。

5、 一些驅動程序有時也可能出現這樣的現象，最好是選擇微軟認證的或者是官方發布的驅動來裝，有時可以適當的升級驅動，不過記得最新的不是最好的。

6、CPU降溫軟件，由于軟件在運行時會利用所以的CPU空閑時間來進行降溫，但Windows不能分辨普通的CPU占用和降溫軟件的降溫指令之間的區別，因此CPU始終顯示100%，這個就不必擔心了，不影響正常的系統運行。

7、 在處理較大的word文件時由于word的拼寫和語法檢查會使得CPU累，只要打開word的工具-選項-拼寫和語法把“檢查拼寫和檢查語法”勾去掉。

8、單擊avi視頻文件后CPU占用率高是因為系統要先掃描該文件，并檢察文件所有部分，并建立索引。解決辦法：右擊保存視頻文件的文件夾-屬性-常規-高級，去掉為了快速搜索，允許索引服務編制該文件夾的索引的勾。

2、溫度過高

1、關機斷電靜止一段時間后再嘗試安裝。

2、處理機箱內部灰塵，增強散熱。

3、調節外部環境，比如筆記本使用散熱風扇，開空調、開風扇降低室內溫度等。

3、CPU占用

1、打開任務管理器結束系統病毒進程“services.exe”。

2、使用殺毒軟件查找病毒并刪除。

3、進入Winnt/system32或Windows/system32目錄中，找到文件services.exe并將其刪除。

4、按Win+R鍵打開運行，輸入regedit，打開注冊表編輯器。

5、依次展開至：HKEY_LOCAL_MACHNE\Software\Microsoft\Windows\Current\Run，然后在右側中找到service=%Windir%/services.exe –serv并刪除即可。

六、總結概括

第五代計算機的CPU由電路板，固件，晶體管，針腳，金屬包裝，一級緩存，二級緩存，三級緩存，組成，常用有3類，第一是X86和AMD64架構的CPU，第二類是ARMv7架構的CPU，第三是微處理器，位數通常小于16位,在很多電器中都有微處理器。

主流CPU緩存一般都是這樣的：256KB 1級緩存，512KB 2級緩存，4096 KB 三級緩存

CPU和緩存頻率都有比例

CPU頻率并不代表性能，但是他排名第二，最大影響是架構，一分錢一分貨

CPU頻率可以被更改，電壓可以被改----超頻，降頻，加壓，降壓。

CPU發熱量和頻率，電壓有關系

AMD的CPU頻率高，電壓高，架構一般，性價比高

INTEL的CPU頻率中，電壓低，架構優秀，價格高

Cortex的CPU頻率低，電壓特低，架構差，價格低

若要對CPU下詔書，要學會bat批處理，做正式程序至少要學C語言，優秀程序要學C++，但是，一般人只依靠下載軟件，推薦：安全軟件360衛士，聊天QQ，輸入法搜狗，360極速游覽器

CPU處理的是一大串的01數碼，也就是二進制的數字

七、使用率高

方法一：

按Win按鈕，輸入regedit回車打開注冊表編輯器，展開以下位置：

HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\TimeBroker

在右側找到start，將其值從3改為4。

要提醒的是，修改這一值會影響到Cortana的性能，它是導致CPU超高占用的可能原因之一。如果你不使用Cortana的話，可以參考這個方法。

方法二：

導致CPU占用的另一個原因可能是后臺用于更新的P2P分享服務，你可以選擇關閉P2P分享。方法：打開系統設置—更新和安全—Windows更新—高級選項—選擇如何提供更新，將“更新來自多個位置”關閉即可。

方法三：

如果你使用的是Win10家庭版系統，并且啟用了Windows聚焦(Spotlight)功能，可能是該功能的后臺服務導致CPU占用超高。打開系統設置—個性化—鎖屏界面，選擇其他背景模式。

方法四：

Windows提示功能也可能會導致CPU占用居高，該功能會根據用戶的操作習慣推送一些有關系統功能特性的通知，如果你已經非常熟悉Win10，可以將其關閉。打開系統設置—系統—通知和操作，關閉“顯示有關Windows的提示”。

方法五：

如果你用的是Windows XP或Windows 7或其他，那么你可以用Ctrl+Alt+Delete，打開任務管理器——進程——CPU——看到CPU，數據大的選擇結束進程。