单核 CPU 与多核 CPU 工作原理

发布于 2025-01-10 10:12:32 字数 1870 浏览 14 评论 0

单核 CPU 工作原理

单核 CPU 较为死脑，在通电时该 CPU 就会执行存储块中的指定地址的指令，如果你想要执行内存块其他地方的代码必须调整总线位置才可以让其执行！

单核 CPU 就相当于阻塞程序，在工作期间只能执行某一个程序！

单核（超时间轴) CPU

显而易见单核 CPU 并不是长久的，所以英特尔推出了时间轴的工作方式，一个 CPU 干上两个或两个以上的 CPU 的活，因为 CPU 的工作速度取决于晶体管，晶体管（是一种固体半导体器件，具有检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制等多种功能。晶体管作为一种可变电流开关，能够基于输入电压控制输出电流。) 越多 CPU 每秒工作率就越大，英特尔就想了一个想法增加 CPU 的晶体管，让 CPU 的工作频率赫兹增加，然后并增加北桥芯片用于和内存通讯，在将地址总线与内存对应起来（以次方的方式)，这样的话就无需每次执行其他程序要修改一次线路了，最后就需要操作系统的帮忙了，当 CPU 通电时会一直执行某一块内存的代码，但是无需手动修改线路了，此外 CPU 中还有时钟电路，该电路用于控制 CPU 多少毫秒跳转到指定地址，那么操作系统可以利用时钟电路让其 CPU 跳转到其他地方然后在跳转回来！

多核 CPU

多核 CPU 即多个 CPU 组成 ，这些 CPU 集成在一个芯片里，可以通过内部总线来交互数据，共享数据，这些 CPU 中分配出一个独立的核执行操作系统，每个核都有自己的寄存器，alu 运算单元等（这些都是封装在 cpu 内部的），但是一级二级缓存是共享的，这些 CPU 通过总线来交互数据，并且工作是并行的，资源分配是由操作系统来完成的，操作系统来决定程序 cpu 的控制权分配，所以一个多核 cpu 的工作效率大多体现在操作系统的分配上，因为一个 CPU 基本上可以执行很多个程序，通过 PCB 进程控制块的方式存储当前代码段，然后来回跳转，所以当你的 CPU 核过多时，操作系统在分配时可能会导致部分 CPU 闲置！

多个 CPU

即拥有多个 cpu 的主机，每个 cpu 只能用来独立执行不同的程序，这些 cpu 都是单核的，不用在家用电脑上，只用在特定的机器上，因为单核 cpu 执行一个程序比来回跳转执行的速度要快很多，但是难以管理，因为每个 CPU 有自己的总线，一级二级缓存，那么这样需要更大的占用面积，更多的总线，因为这些 CPU 不是封装在一个芯片里的！

并发与并行

并发是指一个时间段内，有几个程序都在同一个 CPU 上运行，但任意一个时刻点上只有一个程序在处理机上运行。

并行是指一个时间段内，有几个程序都在几个 CPU 上运行，任意一个时刻点上，有多个程序在同时运行，并且多道程序之间互不干扰。

并行是多个程序在多个 CPU 上同时运行，任意一个时刻可以有很多个程序同时运行，互不干扰。

并发是多个程序在一个 CPU 上运行，CPU 在多个程序之间快速切换，微观上不是同时运行，任意一个时刻只有一个程序在运行，但宏观上看起来就像多个程序同时运行一样，因为 CPU 切换速度非常快，时间片是 64ms（每 64ms 切换一次，不同的操作系统有不同的时间），人类的反应速度是 100ms，你还没反应过来，CPU 已经切换了好几个程序了。