CPU的功能

好了﹐這裡要說的是電腦的腦。

Central Processing Unit (CPU) 我們翻譯成中央除處理器。 大型電腦，如 mainframe， 其 CPU 可以是幾層樓那麼大﹐但在 PC 上面的 CPU 只是一片比蘇打餅還要小的陶瓷片(不過﹐曾有一代 Pentium II 的 CPU 已經包裝得像一個盒子那樣了)。只要打開電腦﹐把風扇拿掉就可以一睹廬山真面目了。我們常問"您的機器是什麼型號的啊﹖"﹐其實問的多指CPU的型號。或許您聽過什麼 Intel 386﹐486﹐Pentium, Pentium II/III, P4 等CPU﹐他們所代表的可以說是不同生產年代(generations)。事實上，除了 Intel 的 CPU 外，還有很多其它牌子的 CPU 可供選擇。比方說：AMD, VIA, Motorola, Hitachi, 等等..

CPU 的功能如何呢﹖說來很複雜，主要為五個單元﹕

一﹐輸入單元

用來讀取給電腦處理的資料或程式

二﹐處理單元

用來執行計算﹔比較和判斷等運算功能

三﹐輸出單元

將電腦的運算結果和處理好的資料輸出

四﹐記憶單元

用來儲存資料或程式的地方

五﹐控制單元

按作業程序指揮上述單元的運作及交換資料通道的傳送

不同年代的 CPU

我們常追求最新最快的 CPU ﹐但是不同年代的 CPU 究竟不同在哪裡呢﹖如果真要解釋得清楚﹐恐怕要寫一本書出來。不過﹐下面的列表相信也可以幫助我們了解一下的。

在 1980 年末﹐IBM 才開始大舉進軍個人電腦市場。在這之前﹐蘋果早在 1976 年就推出了Apple I 個人電腦﹐此時 Apple II 也已經成功地擁有很大數量的用戶了。IBM PC 使用的CPU 廠商 Intel 其實早在 1976 年也推出了一款型號叫 8086 的 CPU ﹐其後不久的 8088 和它很相近﹐比起現代的 CPU 來說﹐它們可以說是慢得象蝸牛了﹕最快的只有 8MHz﹗Intel 相繼 8086 和 8088 之後還推出了 80186 和 80188 ﹐但不是很成功。但是 Intel 打算將系統部件合併到 CPU 去的概念卻對後來生產更快的 CPU ﹐如 80286/80386﹐起到很重要的作用。從 80386 起人們就把 80 給去掉了﹐直接稱為 x86 了。當 Intel 在推出 486 其後下一代的產品時，廠商將 CPU 型號命名為 Pentium ，從此，PII, P!!!, P4 等不同年代的 CPU 也都以 Pentium 命名。但在程式界中，仍有不少人繼續稱 Pentium CPU 為 586, 686 的，只是越來越少人堅持如此了。

所有年代的 CPU 都有一個特性：向後(舊)兼容。也就是說：486 的 CPU 可以跑 386 的程式，但不能跑"專為" 586 寫的程式。故此，許多程式設計師在發佈程式版本的時候，仍冠以 i368 的名字(其中的 i 就是 Intel 的意思)。

如何計算CPU的速度﹖

要真正發揮 CPU 的效率﹐與周邊設施的配合是密不可分的。 因為他們要在同一速率上才能工作﹐時間上必須要配合默契。當 CPU 完成了一個運算之後﹐I/O 也要同時將產生的運算結果傳達出去﹐也同時傳給 CPU 下一個運算數據。這情形就像接力賽那樣﹐如果時間不吻合﹐接力棒就會丟了。不過﹐CPU 處理數據往往要比單純的數據交接更須時間。聰明的 CPU設計工程師想出了一道絕招﹕就是將 CPU 運行於比 BUS (所有系統數據的運送通道)快一定倍數的速度上。這樣等周邊反應過來的同時﹐CPU 也率先完成運用了﹐(時至今日﹐CPU 的速度遠遠快過週邊﹐掉過來往往是 CPU 等它們了)。

通常 CPU 的型號也按這個 BUS 的倍數比計算出來的﹕

細心的閣下或許已經看出來﹐型號上的 CPU 速度其實並不是真實的數字﹐而是按照傳統習慣取比較接近數值得出來的。而且相同的速度可以由不同的組合達到﹐比如﹕300MHz 就可以是 66MHz x 4.5 或是 100MHz x 3 來達到。