cpu的缓存作用和工作原理是什么?cpu温度多少正常,温度过高怎么办 - 全文

　　一、CPU介绍

　　CPU即中央处理器是一块超大规模的集成电路，是一台计算机的运算核心（Core）和控制核心（ Control Unit）。它的功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。

　　中央处理器主要包括运算器（算术逻辑运算单元，ALU，Arithmetic Logic Unit）和高速缓冲存储器（Cache）及实现它们之间联系的数据（Data）、控制及状态的总线（Bus）。它与内部存储器（Memory）和输入/输出（I/O）设备合称为电子计算机三大核心部件。

　　二、CPU的物理结构

　　逻辑部件

　　英文Logic components；运算逻辑部件。可以执行定点或浮点算术运算操作、移位操作以及逻辑操作，也可执行地址运算和转换。

　　寄存器

　　寄存器部件，包括寄存器、专用寄存器和控制寄存器。 通用寄存器又可分定点数和浮点数两类，它们用来保存指令执行过程中临时存放的寄存器操作数和中间（或最终）的操作结果。 通用寄存器是中央处理器的重要部件之一。

　　控制部件

　　英文Control unit；控制部件，主要是负责对指令译码，并且发出为完成每条指令所要执行的各个操作的控制信号。

　　其结构有两种：一种是以微存储为核心的微程序控制方式；一种是以逻辑硬布线结构为主的控制方式。微存储中保持微码，每一个微码对应于一个最基本的微操作，又称微指令；各条指令是由不同序列的微码组成，这种微码序列构成微程序。中央处理器在对指令译码以后，即发出一定时序的控制信号，按给定序列的顺序以微周期为节拍执行由这些微码确定的若干个微操作，即可完成某条指令的执行。

　　简单指令是由（3～5）个微操作组成，复杂指令则要由几十个微操作甚至几百个微操作组成。

　　三、CPU的主要功能

　　处理指令

　　英文Processing instructions；这是指控制程序中指令的执行顺序。程序中的各指令之间是有严格顺序的，必须严格按程序规定的顺序执行，才能保证计算机系统工作的正确性。

　　执行操作

　　英文Perform an action；一条指令的功能往往是由计算机中的部件执行一系列的操作来实现的。CPU要根据指令的功能，产生相应的操作控制信号，发给相应的部件，从而控制这些部件按指令的要求进行动作。

　　控制时间

　　英文Control time；时间控制就是对各种操作实施时间上的定时。在一条指令的执行过程中，在什么时间做什么操作均应受到严格的控制。只有这样，计算机才能有条不紊地工作。

　　处理数据

　　即对数据进行算术运算和逻辑运算，或进行其他的信息处理。

　　其功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据， 并执行指令。在微型计算机中又称微处理器，计算机的所有操作都受CPU控制，CPU的性能指标直接决定了微机系统的性能指标。CPU具有以下4个方面的基本功能：数据通信，资源共享，分布式处理，提供系统可靠性。运作原理可基本分为四个阶段：提取（Fetch）、解码（Decode）、执行（Execute）和写回（Writeback）。

　　四、cpu的缓存介绍

　　cpu缓存现在都分两个级别，一及缓存称L1 cache，二级缓存称为L2 cache.

　　当然对于不同cpu，两及缓存的作用是不同的。但总体来说，缓存是储存cpu急需处理的数据的地方，当cpu要处理东西的时候，缓存中就开始储存这些数据，由于缓存速度非常之高，所以，cpu读取这些数据的速度就相当快。

　　由于缓存容量相当小，但是当缓存中的数据处理完了又没有来得及重新添满的时候，或者是缓存中的数据不是cpu马上要处理的数据的时候，cpu就只有跳过缓存，直接村内存读取，内存的速度要相对慢得多，所以这个时候cpu整体的速度就下降了。

　　当然，AMD和intel在缓存上的结构完全不同，这个造成了为什么intel的主流处理器的L2 cache缓存在2-4Mb，而AMD的L2 cache只有256kb-512kb.这个我们就要说到他们L1 cache的区别了。

　　intel的L1中不储存cpu要处理的实际数据，他储存的都是L2中数据的目录，也就是intel的cpu要处理数据的时候先要访问L1，为的是了解他要储存的实际数据在L2中具体的位置。这个大大减少了cpu寻找L2数据的时间。比喻起来，intel的L2是一个仓库，L1关于就是这个仓库中储存东西具体位置的目录。

　　AMD完全不同，L1中就储存实际数据，L2也储存实际数据，当L1中的数据用完了的时候，或者L1不能装的过大的数据的时候，cpu就直接处理L2中的数据。比喻起来，AMD的L1是个小仓库，L2是个大仓库。

　　然后是为什么他们对L2需求不同：

　　AMD的很好理解，他cpu处理数据的时候是有续处理的，先处理L1，处理完了再处理L2，数据一个接一个。

　　intel采取的是则是乱处理方式，cpu不会衣顺序处理数据，而是随即挑选数据来处理，当他随便挑选的数据在L2中时，他就读取L1了解数据在L2的位置，然后处理这个数据，但是当数据不在L2中时，就读取内存。

　　这个造就了他们L2大小不同，intel的处理方式像是一个人随机的在扔飞标，飞标落在标盘每个地方的几率是相同的，标盘内的红心就是L2的数据，标盘的其他地方是内存。前面说了，L2中数据是高速的，只有处理L2的，才能更快，否则要慢很多。所以，一个随机扔飞标的人为了让飞标落在红心的几率更大，最好的办法就是加大红心的面积，也就是L2.因此为了提高cpu的速度，intel需要很大的红心，也就是L2.

　　AMD则不同，他是一个接一个处理的，不是随机的扔飞标，他要考虑的只是L1和L2中单个数据的大小，因为cpu要处理的数据几乎都在0-2Mb之间，0-128kb的占了50%，128-256kb占了25%，256-512的占了24%，大于512kb的只占了1%.因此，512kb就能满足cpu几乎所有的需求了，只有处理那些1%的大于512kb的数据的时候AMD才会访问内存。因此AMD需求很小的L2.

　　五、cpu的缓存作用

　　CPU缓存（Cache Memory）是位于CPU与内存之间的临时存储器，它的容量比内存小的多但是交换速度却比内存要快得多。缓存的出现主要是为了解决CPU运算速度与内存读写速度不匹配的矛盾，因为CPU运算速度要比内存读写速度快很多，这样会使CPU花费很长时间等待数据到来或把数据写入内存。在缓存中的数据是内存中的一小部分，但这一小部分是短时间内CPU即将访问的，当CPU调用大量数据时，就可避开内存直接从缓存中调用，从而加快读取速度。

　　六、CPU的工作原理

　　总的来说，CPU从内存中一条一条地取出指令和相应的数据，按指令操作码的规定，对数据进行运算处理，直到程序执行完毕为止。

　　上图中我没有画总线，只是用逻辑方式对其进行呈现。原因早期Intel的微处理器，诸如8085，8086/8088CPU，普遍采用了地址总线和数据总线复用威廉希尔官方网站 ，即将部分（或全部）地址总线与数据总线共用CPU的一些引脚。例如8086外部地址总线有20根，数据总线复用了地址总线的前16根引脚。复用的数据总线和地址总线虽然可以少CPU的引脚数，但却引入了控制逻辑及操作序列上的复杂性。所以，自80286开始，Intel的CPU才采用分开的地址总线和数据总线。

　　不管是复用还是分开，对我们理解CPU的运行原理没啥影响，上图没画总线的目的就是怕有些人太过于追求细节，一头扎下去，浮不起来，不能从宏观上藐视敌人。

　　总结：CPU的运行原理就是：控制单元在时序脉冲的作用下，将指令计数器里所指向的指令地址（这个地址是在内存里的）送到地址总线上去，然后CPU将这个地址里的指令读到指令寄存器进行译码。对于执行指令过程中所需要用到的数据，会将数据地址也送到地址总线，然后CPU把数据读到CPU的内部存储单元（就是内部寄存器）暂存起来，最后命令运算单元对数据进行处理加工。周而复始，一直这样执行下去，直到停电。

　　七、CPU多少温度算正常

　　1：环境温度

　　cpu温度跟环境温度有很大关系，夏天的时候会高一点的。一般CPU空闲的时候温度在50°以内，较忙时65°以内，全速工作时75°以内都是正常的，所以我们建议大家夏天环境温度过高，电脑最好不要长时间的开着，以免影响cpu的寿命;冬天由于环境温度很低，我们会发现cpu的温度一般控制在30度左右，。cpu温度过高会造成重新启动或蓝屏死机等现象。

　　2：cpu风扇质量与主机环境

　　如果cpu的散热风扇质量很差，转的很慢也会严重的影响cpu的散热，导致cpu温度很高，同时如果主机机箱风道口设计不合理，导致内部的热气不能及时排出，也会导致cpu的温度很高。所以推荐大家在购买电脑的时候，机箱和cpu风扇也要考虑下。

　　3：超频

　　电脑需要超频就需要提高cpu的工作电压，工作电压升高，肯定会引起功耗加大，发热量自然增加，一旦发热量与散热量趋于平衡，温度就不再升高了。发热量由CPU的功率决定，而功率又和电压成正比，因此要控制好温度就要控制好CPU的核心电压。但是电压过低又会不稳定，在超频幅度大的时候这对矛盾尤其明显。很多时候CPU温度根本没有达到临界值系统就蓝屏重启了，这时影响系统稳定性的罪魁就不是温度而是电压了。所以如何设置好电压在极限超频时是很重要的，设高了，散热器挺不住，设低了，CPU挺不住，所以一般编辑不推荐大家使用超频威廉希尔官方网站 。

　　八、cpu温度过高怎么办

　　方法一：如果是使用比较久的电脑出现cpu温度过高，可以进行清扫灰尘处理，方法是将内部cpu等部件拆下来，进行清扫，可以使用专业的清扫工具或者吹风机清理灰尘，有条件的把cpu直接取出来清理，之后直接上新的硅胶涂抹在cpu散热面，再安装好cpu。

　　方法二：如果是cpu风扇转速过慢，可以适当的在风扇转动轴上加些润滑油（最好不要加过量），如果还是转的慢，建议更换cpu风扇。

　　方法三：夏天由于外部温度过高，cpu温度一般正常情况下都在40度以上，我们清理灰尘没什么效果的情况下可以打开机箱外盖，使用风扇对着机箱内部吹也可以一定程度的降低cpu的温度，同时我们也可以减少上网时间，尽量不要让电脑长时间开着也可以有效的控制cpu的温度不会过高。

　　方法四：其他方面如果是cpu温度过高是由于我们长时间运行大程序等，尤其是夏天游戏玩家长时间运行大型3D游戏会导致cpu的过热，这是大家最好作好加强散热的工作，否则可能影响整机的性能与使用寿命。有条件的朋友可以把电脑放在有空调的房间里面玩也可以有效的减少cpu温度过高的情况发生。