電路cpu

① CPU工作原理和電路圖

CPU的工作原理就是：

1、取指令：CPU的控制器從內存讀取一條指令並放入指令寄存器。指令的格式一般是這個樣子滴：操作碼就是匯編語言里的mov，add，jmp等符號碼；操作數地址說明該指令需要的操作數所在的地方，是在內存里還是在CPU的內部寄存器里。

2、指令解碼（解碼）：指令寄存器中的指令經過解碼，決定該指令應進行何種操作（就是指令里的操作碼）、操作數在哪裡（操作數的地址）。

3、執行指令（寫回），以一定格式將執行階段的結果簡單的寫回。運算結果經常被寫進CPU內部的暫存器，以供隨後指令快速存取。

4、修改指令計數器，決定下一條指令的地址。

(1)電路cpu擴展閱讀：

CPU從內存中接收數據和指令，並處理這些指令，將處理結果再送回內存中結果可以顯示和儲存起來，周而復始，一直這樣執行下去，天荒地老，海枯枝爛，直到停電。CPU內部的工作過程為：控制器－運算器－累加器－儲存器－寄存器－累加器。

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)。

② cpu中的控制器本質是什麼電路

操作控制器是CPU控制器的5個組成部分之一，操作控制器的功能就是根據指令操作碼和時序信號，產生各種操作控制信號，以便正確地建立數據通路，從而完成取指令和執行指令的控制。
這就是操作控制器。
2.知識點延伸1操作控制器如何工作？
1）操作控制器指令執行的基本過程
1、取指令：根據指令地址（由PC提供），從存儲器中取出所要執行的指令。
2、分析指令：
（1）解碼分析。
確定指令應完成的操作，產生相應操作的控制電位。
去參與形成該指令功能所需要的全部控制命令（微操作控制信號）。
（2）根據定址方式的分析和指令功能要求，形成操作數的有效地址，並按此地址取出操作數（運算型指令）或形成轉移地址（轉移類指令），以實現程序轉移。
3、執行指令：根據指令分析所產生的操作控制信號和形成的有效地址，按一定演算法形成指令控制序列，控制有關部件完成指令規定的功能。
2）操作控制器常用控制方式
操作控制器常用的控制方式有同步控制、非同步控制、聯合控制。
1.同步控制方式：任何指令的運行或指令中各個微操作的執行，均由確定的，具有統一基準時標的時序信號所控制。
即所有的操作均由統一的時鍾控制，在標准時間內完成。
（在同步控制下，每個時序信號的結束就意味著安排完成的工作已經完成，隨即開始執行後續的微操作或自動轉向下條指令的運行。
）
2.非同步控制方式：沒有統一的同步信號，採用問答方式進行時序協調，將前一操作的回答作為下一操作的啟動信號。
3.聯合控制方式：將同步控制和非同步控制相結合。
其通常設計思想為：在功能部件內部採用同步方式或以同步方式為主的控制方式；
在功能部件間採用非同步方式。

③ cpu門電路原理

用以實現基本邏輯運算和復合邏輯運算的單元電路稱為門電路。常用的門電路在邏輯功能上有與門、或門、非門、與非門、或非門、與或非門、異或門等幾種。
門電路輸入
「門」是這樣的一種電路：它規定各個輸入信號之間滿足某種邏輯關系時，才有信號輸出，通常有下列三種門電路：與門、或門、非門（反相器）。從邏輯關系看，門電路的輸入端或輸出端只有兩種狀態，無信號以「0」表示，有信號以「1」表示。也可以這樣規定：低電平為「0」，高電平為「1」，稱為正邏輯。反之，如果規定高電平為「0」，低電平為「1」稱為負邏輯，然而，高與低是相對的，所以在實際電路中要先說明採用什麼邏輯，才有實際意義，例如，負與門對「1」來說，具有「與」的關系，但對「0」來說，卻有「或」的關系，即負與門也就是正或門；同理，負或門對「1」來說，具有「或」的關系，但對「0」來說具有「與」的關系，即負或門也就是正與門。
凡是對脈沖通路上的脈沖起著開關作用的電子線路就叫做門電路，是基本的邏輯電路。門電路可以有一個或多個輸入端，但只有一個輸出端。門電路的各輸入端所加的脈沖信號只有滿足一定的條件時，「門」才打開，即才有脈沖信號輸出。從邏輯學上講，輸入端滿足一定的條件是「原因」，有信號輸出是「結果」，門電路的作用是實現某種因果關系──邏輯關系。所以門電路是一種邏輯電路。基本的邏輯關系有三種：與邏輯、或邏輯、非邏輯。與此相對應，基本的門電路有與門、或門、非門。

④ CPU電路圖怎麼設計出來的

CPU設計的流程：

隨著工藝的發展，半導體晶元的集成化程度越來越高，設計的系統越來越復雜，規模越來越大，性能的需求越來越高，功耗也越來越大，給晶元設計工程師和EDA廠商帶來了新的挑戰。晶元的設計方法也隨著發生了改變，經歷了從早期的手工設計階段、計算機輔助設計階段，計算機輔助工程階段，電子自動化設計階段，發展到系統晶元階段。

1、設計定義和可綜合的RTL代碼。設計定義描述晶元的總體結構、規格參數、模塊劃分、使用的介面等。然後設計者根據硬體設計所劃分出的功能模塊，進行模塊設計或者復用已有的IP核，通常使用硬體描述語言在寄存器傳輸級描述電路的行為，採用Verilog/VHDL描述各個邏輯單元的連接關系，以及輸入/輸出埠和邏輯單元之間的連接關系。門級網表使用邏輯單元對電路進行描述，採用例化的方法組成電路，以及定義電路的層次結構。前模擬，也稱為RTL級模擬或功能模擬。通過HDL模擬器驗證電路邏輯功能是否有效，在前模擬時，通常與具體的電路實現無關，沒有時序信息。

2、邏輯綜合。建立設計和綜合環境，將RTL源代碼輸入到綜合工具，例如Design Compiler，給設計加上約束，然後對設計進行邏輯綜合，得到滿足設計要求的門級網表。門級網表可以以ddc的格式存放。電路的邏輯綜合一般由三步組成：轉化、邏輯優化和映射。首先將RTL源代碼轉化為通用的布爾等式（GTECH格式）；邏輯優化的過程嘗試完成庫單元的組合，使組合成的電路能最好的滿足設計的功能、時序和面積的要求；最後使用目標工藝庫的邏輯單元映射成門級網表，映射線路圖的時候需要半導體廠商的工藝技術庫來得到每個邏輯單元的延遲。綜合後的結果包括了電路的時序和面積。

3、版圖規劃。在得到門級網表後，把結果輸入到JupiterXT做設計的版圖規劃。版圖規劃包含宏單元的位置擺放、電源網路的綜合和分析、可布通性分析、布局優化和時序分析等。

4、單元布局和優化。單元布局和優化主要定義每個標准單元（Cell）的擺放位置，並根據擺放的位置進行優化。EDA工具廣泛支持物理綜合，即將布局和優化與邏輯綜合統一起來，引入真實的連線信息，減少時序收斂所需要的迭代次數。把設計的版圖規劃和門級網表輸入到物理綜合工具，例如Physical Compiler進行物理綜合和優化。在PC中，可以對設計在時序、功耗、面積和可布線性進行優化，達到最佳的結果質量。

5、靜態時序分析（STA）、形式驗證（FV）和可測性電路插入（DFT）。

靜態時序分析是一種窮盡分析方法，通過對提取的電路中所有路徑的延遲信息的分析，計算出信號在時序路徑上的延遲，找出違背時序約束的錯誤，如建立時間和保持時間是否滿足要求。在後端設計的很多步驟完成後都要進行靜態時序分析，如邏輯綜合之後，布局優化之後，布線完成之後等。

形式驗證是邏輯功能上的等效性檢查，根據電路的結構判斷兩個設計在邏輯功能上是否相等，用於比較RTL代碼之間、門級網表與RTL代碼之間，以及門級網表之間在修改之前與修改之後功能的一致性。

可測性設計。通常，對於邏輯電路採用掃錨鏈的可測性結構，對於晶元的輸入/輸出埠採用邊界掃描的可測性結構，增加電路內部節點的可控性和可觀測性，一般在邏輯綜合或物理綜合之後進行掃錨電路的插入和優化。

6、後布局優化，時鍾樹綜合和布線設計。在物理綜合的基礎上，可以採用Astro工具進一步進行後布局優化。在優化布局的基礎上，進行時鍾樹的綜合和布線。Astro在設計的每一個階段，都同時考慮時序、信號、功耗的完整性和面積的優化、布線的擁塞等問題。其能把物理優化、參數提取、分析融入到布局布線的每一個階段，解決了設計中由於超深亞微米效應產生的相互關聯的復雜問題。

7、寄生參數的提取。提取版圖上內部互連所產生的寄生電阻和電容值。這些信息通常會轉換成標准延遲的格式被反標回設計，用於靜態時序分析和後模擬。有了設計的版圖，使用Sign-Off參數提取的工具，如Star-RCXT進行寄生參數的提取，其可以設計進行RC參數的提取，然後輸入到時序和功耗分析工具進行時序和功耗的分析。

8、後模擬，以及時序和功耗分析。後模擬也叫門級模擬、時序模擬、帶反標的模擬，需要利用局部布線後獲得的精確延遲參數和網表進行模擬、驗證網表的功能和時序是否正確。如Primetime-SI能進行時序分析，以及信號完整性分析，可以做串擾延遲分析、IR drop（電壓降）的分析和靜態時序分析。在分析的基礎上，如發現設計中還有時鍾違規的路徑，Primetime-SI可以自動為後端工具如Astro產生修復文件。PrimePower具有門級功耗的分析能力，能驗證整個IC設計中的平均峰值功耗，幫助工程師選擇正確的封裝，決定散熱和確證設計的功耗。在設計通過時序和功耗分析之後，PrimeRail以Star-RCXT、HSPICE、Nanosim和PrimeTime的技術為基礎，為設計進行門級和晶體管級靜態和動態的電壓降分析，以及電遷移的分析。

9、ECO（工程修改命令）修改。當在設計的最後階段發現個別路徑有時序問題或者邏輯錯誤時，有必要對設計的部分進行小范圍的修改和重新布線。ECO修改只對版圖的一小部分進行修改而不影響到晶元其餘部分的布局布線，保留了其他部分的時序信息沒有改變。

10、物理驗證。物理驗證是對版圖的設計規則檢查（DRC）及邏輯圖網表和版圖網表比較（LVS）。將版圖輸入Hercules，進行層次化的物理驗證，以確保版圖和線路圖的一致性，其可以預防、及時發現和修正設計在設計中的問題。其中DRC用以保證製造良率，LVS用以確認電路版圖網表結構是否與其原始電路原理圖（網表）一致。LVS可以在器件級及功能級進行網表比較，也可以對器件參數，如MOS電路溝道寬/長、電容/電阻值等進行比較。

在完成以上步驟之後，設計就可以簽收、交付到晶元製造廠了（Tape out）。

⑤ CPU的電路圖是怎麼設計的呢，一個CPU有幾億個晶體管，設計它的人為什麼不會瘋掉

思想 架構，不要被國外的那些瘋子思維方式給限制了，就像 1+2+3+4+5+......+1000 結果等於什麼呢，其實有其他的快速方法了

⑥ CPU是電路板嗎

是電路板。

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

2. CPU是一台計算機的運算核心（專Core）和控制核屬心（ Control Unit）。

3. 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。

4. 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）、控制及狀態的匯流排（Bus）。

5. CPU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。
   

⑦ cpu有哪些電路組成

微處理器一般由下列部件組成：
算術邏輯單元（ALU，Arithmetic Logical Unit）；累加器和通用寄存器組；程序計數器（也叫指令指標器）；時序和控制邏輯部件；數據與地址鎖存器／緩沖器；內部匯流排。

算術邏輯單元ALU主要完成算術運算（＋、－、×、÷、比較）和各種邏輯運算（與、或、非、異或、移位）等操作。ALU是組合電路，本身無寄存操作數的功能，因而必須有保存操作數的兩個寄存器：暫存器TMP和累加器AC（），累加器既向ALU提供操作數，又接收ALU的運算結果。

寄存器陣列實際上相當於微處理器內部的RAM，它包括通用寄存器組和專用寄存器組兩部分，通用寄存器（A，B，C，D）用來存放參加運算的數據、中間結果或地址。它們一般均可作為兩個8位的寄存器來使用。處理器內部有了這些寄存器之後，就可避免頻繁地訪問存儲器，可縮短指令長度和指令執行時間，提高機器的運行速度，也給編程帶來方便。專用寄存器包括程序計數器PC（）、堆棧指示器SP（）和標志寄存器FR（），它們的作用是固定的，用來存放地址或地址基值。其中：
A）程序計數器PC用來存放下一條要執行的指令地址，因而它控制著程序的執行順序。在順序執行指令的條件下，每取出指令的一個位元組，PC的內容自動加1。當程序發生轉移時，就必須把新的指令地址（目標地址）裝入PC，這通常由轉移指令來實現。
B）堆棧指示器SP用來存放棧頂地址。堆棧是存儲器中的一個特定區域。它按「後進先出」方式工作，當新的數據壓入堆棧時，棧中原存信息不變，只改變棧頂位置，當數據從棧彈出時，彈出的是棧頂位置的數據，彈出後自動調正棧頂位置。也就是說，數據在進行壓棧、出棧操作時，總是在棧頂進行。堆棧一旦初始化（即確定了棧底在內存中的位置）後，SP的內容（即棧頂位置）使由CPU自動管理。
C）標志寄存器也稱程序狀態字（PSW）寄存器，用來存放算術、邏輯運算指令執行後的結果特徵，如結果為0時，產生進位或溢出標志等。

定時與控制邏輯是微處理器的核心控制部件，負責對整個計算機進行控制、包括從存儲器中取指令，分析指令（即指令解碼）確定指令操作和操作數地址，取操作數，執行指令規定的操作，送運算結果到存儲器或I／O埠等。它還向微機的其它各部件發出相應的控制信號，使CPU內、外各部件間協調工作。

內部匯流排用來連接微處理器的各功能部件並傳送微處理器內部的數據和控制信號。
必須指出，微處理器本身並不能單獨構成一個獨立的工作系統，也不能獨立地執行程序，必須配上存儲器、輸入輸出設備構成一個完整的微型計算機後才能獨立工作。

2.存儲器微型計算機的存儲器用來存放當前正在使用的或經常使用的程序和數據。存儲器按讀、寫方式分為隨機存儲器RAM（Random Access Memory）和只讀存儲器ROM（Read only Memory）。RAM也稱為讀／寫存儲器，工作過程中CPU可根據需要隨時對其內容進行讀或寫操作。RAM是易失性存儲器，即其內容在斷電後會全部丟失，因而只能存放暫時性的程序和數據。ROM的內容只能讀出不能寫入，斷電後其所存信息仍保留不變，是非易失性存儲器。所以ROM常用來存放永久件的程序和數據。如初始導引程序、監控程序、操作系統中的基本輸入、輸出管理程序BIOS等。

3.輸入／輸出介面電路（I／O介面）
輸入／輸出介面電路是微型計算機的重要組成部件。他是微型計算機連接外部輸入、輸出設備及各種控制對象並與外界進行信息交換的邏輯控制電路。由於外設的結構、工作速度、信號形式和數據格式等各不相同，因此它們不能直接掛接到系統匯流排上，必須用輸入／輸出介面電路來做中間轉換，才能實現與CPU間的信息交換。I／O介面也稱I／O適配器，不同的外設必須配備不同的I／O適配器。I／O介面電路是微機應用系統必不可少的重要組成部分。任何一個微機應用系統的研製和設計，實際上主要是I／O介面的研製和設計。
4.匯流排（BUS）
匯流排是計算機系統中各部件之間傳送信息的公共通道，是微型計算機的重要組成部件。它由若干條通信線和起驅動，隔離作用的各種三態門器件組成。微型計算機在結構形式上總是採用匯流排結構，即構成微機的各功能部件（微處理器、存儲器、I／O介面電路等）之間通過匯流排相連接，這是微型計算機系統結構上的獨特之處。採用匯流排結構之後，使系統中各功能部件間的相互關系轉變為各部件面向匯流排的單一關系，一個部件（功能板／卡）只要符合匯流排標准，就可以連接到採用這種匯流排標準的系統中，從而使系統功能擴充或更新容易、結構簡單、可靠性大大提高。在微型計算機中，根據他們所處位置和應用場合，匯流排可被分為以下四級。
（1）片內匯流排：它位於微處理器晶元內部，故稱為晶元內部匯流排。用於微處理器內部ALU和各種寄存器等部件間的互連及信息傳送（如圖1.3中的內部匯流排就是片內匯流排）。由於受晶元面積及對外引腳數的限制，片內匯流排大多採用單匯流排結構，這有利於晶元集成度和成品率的提高，如果要求加快內部數據傳送速度，也可採用雙匯流排或三匯流排結構。
（2）片匯流排：片匯流排又稱元件級（晶元級）匯流排或局部匯流排。微機主板、單扳機以及其它一些插件板、卡（如各種I／O介面板／卡），它們本身就是一個完整的子系統，板／卡上包含有CPU，RAM，ROM，I／O介面等各種晶元，這些晶元間也是通過匯流排來連接的，因為這有利於簡化結構，減少連線，提高可靠性，方便信息的傳送與控制。通常把各種板、卡上實現晶元間相互連接的匯流排稱為片匯流排或元件級匯流排。
相對於一台完整的微型計算機來說，各種板／卡只是一個子系統，是一個局部，故又把片匯流排稱為局部匯流排，而把用於連接微機各功能部件插卡的匯流排稱為系統匯流排。
（3）內匯流排：內匯流排又稱系統匯流排或板級匯流排。因為該匯流排是用來連接微機各功能部件而構成一個完整微機系統的，所以稱之為系統匯流排。系統匯流排是微機系統中最重要的匯流排，人們平常所說的微機匯流排就是指系統匯流排，如PC匯流排、AT匯流排（ISA匯流排）、PCI匯流排等。系統匯流排是我們要討論的重點內容之一。
系統匯流排上傳送的信息包括數據信息、地址信息、控制信息，因此，系統匯流排包含有三種不同功能的匯流排，即數據匯流排DB（Data Bus）、地址匯流排AB（Address Bus）和控制匯流排CB（Control Bus）。
數據匯流排DB用於傳送數據信息。數據匯流排是雙向三態形式的匯流排，即他既可以把CPU的數據傳送到存儲器或I／O介面等其它部件，也可以將其它部件的數據傳送到CPU。數據匯流排的位數是微型計算機的一個重要指標，通常與微處理的字長相一致。例如Intel 8086微處理器字長16位，其數據匯流排寬度也是16位。需要指出的是，數據的含義是廣義的，它可以是真正的數據，也可以指令代碼或狀態信息，有時甚至是一個控制信息，因此，在實際工作中，數據匯流排上傳送的並不一定僅僅是真正意義上的數據。
地址匯流排AB是專門用來傳送地址的，由於地址只能從CPU傳向外部存儲器或I／O埠，所以地址匯流排總是單向三態的，這與數據匯流排不同。地址匯流排的位數決定了CPU可直接定址的內存空間大小，比如8位微機的地址匯流排為16位，則其最大可定址空間為216＝64KB，16位微型機的地址匯流排為20位，其可定址空間為220＝1MB。一般來說，若地址匯流排為n位，則可定址空間為2n位元組。
控制匯流排CB用來傳送控制信號和時序信號。控制信號中，有的是微處理器送往存儲器和I／O介面電路的，如讀／寫信號，片選信號、中斷響應信號等；也有是其它部件反饋給CPU的，比如：中斷申請信號、復位信號、匯流排請求信號、限備就緒信號等。因此，控制匯流排的傳送方向由具體控制信號而定，一般是雙向的，控制匯流排的位數要根據系統的實際控制需要而定。實際上控制匯流排的具體情況主要取決於CPU。
（4）外匯流排：也稱通信匯流排。用於兩個系統之間的連接與通信，如兩台微機系統之間、微機系統與其他電子儀器或電子設備之間的通信。常用的通信匯流排有IEEE-488匯流排，VXI匯流排和RS-232串列匯流排等。外匯流排不是微機系統本身固有的，只有微型機應用系統中才有。
根據微處理器的應用領域，微處理器大致可以分為三類：通用高性能微處理器、嵌入式微處理器和數字信號處理器、微控制器。一般而言，通用處理器追求高性能，它們用於運行通用軟體，配備完備、復雜的操作系統；嵌入式微處理器強調處理特定應用問題的高性能，主要用於運行面向特定領域的專用程序，配備輕量級操作系統，主要用於蜂窩電話、CD播放機等消費類家電；微控制器價位相對較低，在微處理器市場上需求量最大，主要用於汽車、空調、自動機械等領域的自控設備。

⑧ 電路板、集成電路、單片機、CPU、晶元的區別

1）CPU是一種特殊功能的晶元，包含控制器和運算器，是計算機的中央處理器，回就是計算機的答大腦。從外觀上來看就是一個晶元。
2）單片機是含有CPU，存儲器，輸入輸出部件，定時、計數器等功能的一個晶元，具備了一個計算機主機的基本功能，由於體積小等原因，適合嵌入式應用，從外觀上來看就是一個晶元。
3）集成電路和晶元一般意義上來說 是一樣的。
4）電路板是讓各種晶元（集成電路）配合工作搭起來的集合，也就是通道。

⑨ cpu有哪些電路組成

1、主頻，也就是CPU的時鍾頻率，簡單地說也就是CPU的工作頻率
2、內存匯流排速度或者叫系統匯流排速度，一般等同於CPU的外頻。
3、L1高速緩存，也就是我們經常說的一級高速緩存。
4、L2高速緩存，指CPU第二層的高速緩存，第一個採用L2高速緩存的是奔騰 Pro處理器，它的L2高速緩存和CPU運行在相同頻率下的，但成本昂貴，市場生命很短，所以其後奔騰 II的L2高速緩存運行在相當於CPU頻率一半下的。
5、流水線技術、超標量。流水線(pipeline)是 Intel首次在486晶元中開始使用的。流水線的工作方式就象工業生產上的裝配流水線。
6、協處理器或者叫數學協處理器。在486以前的CPU裡面，是沒有內置協處理器的。
7、工作電壓。工作電壓指的也就是CPU正常工作所需的電壓。早期CPU(386、486)由於工藝落後，它們的工作電壓一 般為5V(奔騰等是3.5V/3.3V/2.8V等)，隨著CPU的製造工藝與主頻的提高，CPU的工作電壓有逐步下降的趨勢， Intel最新出品的Tualatin核心Celeron已經採用1.475V的工作電壓了。
8、亂序執行和分枝預測，亂序執行是指CPU採用了允許將多條指令不按程序規定的順序分開發送給各相應電路單元處理的9、製造工藝，製造工藝雖然不會直接影響CPU的性能，但它可以可以極大地影響CPU的集成度和工作頻率，製造工藝越精細， CPU可以達到的頻率越高，集成的晶體管就可以更多。技術。 分枝是指程序運行時需要改變的節點。

⑩ cpu 供電電路

板的cpu供電由一片電源管理晶元支持，在啟動時要檢測啟動各項是否正常，如果場效應管g極沒啟動電壓，說明電源管理晶元沒輸出信號，檢測電源管理晶元（在cpu旁邊）是否正常。