时序信号，ic如何产生时序信号

本文目录一览

1，ic如何产生时序信号
2，至今我还不能理解电路时序谁能帮我理解一下无限感激
3，时钟信号的产生原理
4，控制总线的介绍
5，什么是时序电路
6，电脑CPU的工作原理

1，ic如何产生时序信号

数字电路的所有信号都是有时序的。

这个简单的语言描述不来，你还是在论坛下载一些资料吧!多的是；

ic如何产生时序信号

2，至今我还不能理解电路时序谁能帮我理解一下无限感激

哈哈,选我吧!时序分为同步与非同步，在非同步中，是按时间界定的，如通讯信号，约定每100微秒一个信号，以一个上升沿或下降沿作为起始点，每一个信号你在第50微秒时取，它为高或低电平，第二个信号你在第150微秒时取，以后每次增加100微秒取一个数，你所得到的值就是通讯内容。对于同步信号，是按方波进行的，它的每个方波可长可短，不受时间限制，如果是低电平有效，则每次时钟信号为低电平时取的信号为有效值。对于同一电路中的时序，它是一个开关门，例如双输入与门，它可以作为时序电路来使用，其一个输入端作为时钟控制端，另一输入端可作为信号输入端，当时钟为低电平时，无论信号端的值是什么，其输出都是低电平，而当时钟为高电平时，输出就是数据端的值。因此，它的使用是高电平有效。它主要解决的是当电路复杂时，各信号从输入到输出用的门电路数量不一致，所用的时间就不同，在不同时间取输出值会有不同的结果，用门电路数量匹配的方法虽可以解决这个问题但功耗增加，当设计大规模的电路情况下，问题会非常严重，而用时钟就可以方便的解决这一问题。

至今我还不能理解电路时序谁能帮我理解一下无限感激

3，时钟信号的产生原理

晶振可以产生时钟信号。晶体振荡器是指从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片（简称为晶片），石英晶体谐振器，简称为石英晶体或晶体、晶振；而在封装内部添加ic组成振荡电路的晶体元件称为晶体振荡器。其产品一般用金属外壳封装，也有用玻璃壳、陶瓷或塑料封装的。应用： 1．通用晶体振荡器，用于各种电路中，产生振荡频率。 2．时钟脉冲用石英晶体谐振器，与其它元件配合产生标准脉冲信号，广泛用于数字电路中。 3．微处理器用石英晶体谐振器。 4．ctvvtr用石英晶体谐振器。 5．钟表用石英晶体振荡器。时钟信号是时序逻辑的基础，它用于决定逻辑单元中的状态何时更新。时钟信号是指有固定周期并与运行无关的信号量，时钟频率（clock frequency,cf）是时钟周期的倒数。

时钟是一个多脚芯片。他的工作条件是要有供电。还要晶振来振荡才能产生时钟。万用表大多是测不出来的。只能用示波器。时钟是带电。又带信号的。所以万用表只能量个简单的电压。但波形就量不出了。有电压。波形不正常也就意味时钟信号不正常。时钟信号都是用来触发数据的，IC芯片会在时钟的上升沿或者下降沿触发数据，也可以上下降沿都触发：在时钟信号的上升沿或者下降沿时，IC去侦测数据线上的数据是1还是0，然后把数据保存下来信号要用示波器测量，万用表是不可以的

时钟信号的产生原理

4，控制总线的介绍

控制总线，英文名称：ControlBus，简称：CB。控制总线主要用来传送控制信号和时序信号。控制信号中，有的是微处理器送往存储器和输入输出设备接口电路的，比如：读/写信号、片选信号、中断响应信号等；也有是其它部件反馈给CPU的，比如：中断申请信号、复位信号、总线请求信号、设备就绪信号等。因此，控制总线的传送方向由具体控制信号而定，一般是双向的，控制总线的位数要根据系统的实际控制需要而定。实际上控制总线的具体情况主要取决于CPU。

集散控制系统与现场总线系统都是用于生产过程控制的重要计算机控制装置，因此，从生产控制的目标来看，两者没有本质的冲突。 1. 分散控制、集中管理。集散控制系统诞生于20世纪70年代中期，现场总线技术诞生于20世纪80年代中期。集散控制系统与现场总线控制系统都基于分散控制、集中管理的理念，但集散控制系统的分散尚不够彻底，集散控制系统分散到装置级，现场总线控制系统是将基础控制分散到现场级。 2. 数字传输技术。现场总线控制系统脱始于集散控制系统，它将集散控制系统的优点集中，使控制功能更完善，操作更方便，组态更容易。它与集散控制系统的一个重要区别是采用数字传输技术代替模拟传输技术，因此，也获得数字传输技术的优点。 3. 综合自动化的组成部分。现场总线控制系统和集散控制系统是用于过程控制的重要装置，从当前应用情况分析，它们将与其他过程控制装置，例如紧急停车系统、可编程逻辑控制系统、资源管理系统、先进控制系统等集成在一起组成综合自动化系统。但是，随着现场总线控制系统的逐步完善，现场总线设备功能的不断增强，操作的方便、成本的降低和功能的完善等将使现场总线控制系统应用越来越广，并将逐步代替传统意义的集散控制系统。

5，什么是时序电路

时序控制器主要由电源控制电路、电源变换电路、机械式拨码定时电路、数字式触发器等六个单元电路组成。时序控制器的电源控制电路根据机械式拨码（秒）定时电路和机械式拨码（分）定时电路输出的控制信号，输出0~99秒内任意时间的电能或0~99分内任意时间的电能，你可以把供电和停电时间互换，电源变换电路把220v交流电源变成12v直流电源，作为另五个单元电路的工作电源。时序控制器的机械式拨码定时电路输出两种控制信号。时序控制器通常应用在机床加工行业中，可用于各种需要自动化控制的传统机床，用户根据自己的实际情况来设定程序时间(哪个程序完了之后下来哪个程序开始执行)，开启后，时序控制器设置自动控制机床的运行程序，减轻了人的运作量，可大大提高运作效率。

原发布者:sail_one什么是“模拟”和“数字”　　在自然界中,象声音、温度、光等信息是以连续的值进行变化的。这种连续值就称作“模拟”。　　而在计算机的世界里，信息是以一段一段的离散值表示的。这种离散值就称作“数字”。　　比方说模拟和数字就相当于实数与整数的关系。实数可以表示直线上的每一个点,就象是模拟，而整数只能表示直线上的特定点,就象是数字。　　于是，我们把处理连续信息的——模拟信号的电路称作“模拟电路”，把处理离散信息——数字信号的电路称作“数字电路”。　　图1：模拟与数字的不同　　为了将自然界的模拟信息输入到象计算机那样的数字电路，需要将信息数字化(模拟信号→数字信号)。　　进行“模拟信号→数字信号”转换的是A/D转换器。A/D转换器按时间有规律地读取(采样)输入信号，并将其转换成用“0”和“1”表现的数值(2进制)。　　为了将连续值(模拟信号)转换为离散值(数字信号)，要对模拟信号进行“舍去”和“进位”处理。这种处理造成信息缺失,而产生了误差。而为了减少误差，就需要缩短转换间隔和增加转换时的位数。　　那么，“把模拟信号数字化”的好处在哪里呢?它的好处就在于，数字信号有较强的抗噪音能力，不容易被破坏，计算机处理起来比较容易。　　现在，随着微处理器性能的不断提高，已经可以高速、大量地处理数字信息。由于在信号传输和再现的过程中都不会造成信号质量下降，从而使数字电路得到了十分广泛的应用。　　强大的“2进制”　　数字信号

时序电路：实施一连串逻辑操作，在任一给定瞬时的输出值取决于其输入值和在该瞬时的内部状态，且其内部状态又取决于紧邻着的前一个输入值和前一个内部状态的器件。时序逻辑电路状态时序逻辑电路简称时序电路　　时序电路，它是由最基本的逻辑门电路加上反馈逻辑回路（输出到输入）或器件组合而成的电路，与组合电路最本质的区别在于时序电路具有记忆功能。时序电路的特点是：输出不仅取决于当时的输入值，而且还与电路过去的状态有关。它类似于含储能元件的电感或电容的电路，如触发器、锁存器、计数器、移位寄存器、储存器等电路都是时序电路的典型器件。　　时序逻辑电路的状态是由存储电路来记忆和表示的。希望对你有所帮助。

时序逻辑电路简称时序电路　　时序电路，它是由最基本的逻辑门电路加上反馈逻辑回路（输出到输入）或器件组合而成的电路，与组合电路最本质的区别在于时序电路具有记忆功能。时序电路的特点是：输出不仅取决于当时的输入值，而且还与电路过去的状态有关。它类似于含储能元件的电感或电容的电路，如触发器、锁存器、计数器、移位寄存器、储存器等电路都是时序电路的典型器件。　　时序逻辑电路的状态是由存储电路来记忆和表示的。编辑本段导读　　虽然组合逻辑电路能够很好地处理像加、减等这样的操作，但是要单独使用组合逻辑电路，使操作按照一定的顺序执行，需要串联起许多组合逻辑电路，而要通过硬件实现这种电路带价是很大的，并且灵活性也很差。为了实现一种有效而且灵活的操作序列，我们需要构造一种能够存储各种操作之间的信息的电路，我们称这种电路为时序电路。编辑本段时序电路的定义　　虽然每个数字电路系统可能包含有组合电路，但是在实际应用中绝大多数的系统还包括存储元件，我们将这样的系统描述为时序电路。　　时序电路的框图如图7.1.1所示。组合电路和存储元件互联后组成了时序电路。存储元件是能够存储二进制信息的电路。存储元件在某一时刻存储的二进制信息定义为该时刻存储元件的状态。时序电路通过其输入端从周围接受二进制信息。时序电路的输入以及存储元件的当前状态共同决定了时序电路输出的二进制数据，同时它们也确定了存储元件的下一个状态。从框图中我们可以看出，时序电路的输出不仅仅是输入的函数，而且也是存储元件的当前状态的函数。存储元件的下一个状态也是输入以及当前状态的函数。因此，时序电路可以由输入、内部状态和输出构成的时间序列完全确定。　　逻辑设计领域主要有两种类型的时序电路，它们分类的标准取决于我们观察到的输入信息的时机和内部状态改变的时机。同步时序电路（ synchronous sequential circuit ）的行为可以根据其在离散的时间点上的信号信息来定义。而异步时序电路（ asynchronous sequential circuit )的行为则取决于任意时刻的输入信号以及输入信号在连续的时间内变化的顺序。编辑本段时序电路的分析　　时序电路的行为是由输入、输出和电路当前状态决定的。输出和下一状态是输入和当前状态的函数。通过对时序电路进行分析，可以得到关于输入、输出和状态三者的时序的一个合理描述。　　如果一个电路包含这样的触发器，该触发器的时钟输入是直接驱动或者有一个时钟信号间接驱动的，同时这个电路在正常执行时不需加载直接置位和间接置位，那么我们就称这个电路为同步时序电路。触发器可以是任何类型的，逻辑图可以包括也可以不包括组合逻辑。输入方程　　时序电路的逻辑图通常包括触发器和组合门。我们所使用地触发器类型和组合电路的一系列布尔函数为我们提供了绘制时序电路逻辑图所需要的全部信息。在组合逻辑电路中，触发器输入信号的产生，可以用一系列的布尔函数描述，我们称这些布尔函数为触发器的输入方程（ flip-flop input equation )。在这里，我们同样将采用传统的表示方法，使用触发器的输入符号作为触发器输入方程中的变量，使用触发器的输出符号作为变量下标。在组核电路中，触发器的输入方程是一系列布尔表达式，下表变量是组合电路的输出符号。因为在电路中触发器的输出端始终与输入端相连，所以命名为“触发器的输入方程”。　　触发器输入方程为指定时序电路的逻辑图提供了一种间接的代数表达方法。这些方程的字母符号隐含了所用的触发器的类型，同时完全确定了驱动触发器的组合逻辑电路。时间变量在触发器输入方程中没有指明，但是已经暗含在触发器C输入端的时钟之中。

楼上百度找的晕什么是时序电路任意时刻的稳定输出，不仅与该时刻的输入有关，而且还和电路原来的状态有关的数字电路，称作时序逻辑电路，简称时序电路。时序电路一般由触发器构成的存贮电路和组合电路组成。若电路中所有的触发器都由同一时钟脉冲控制，则称这种时序电路为同步时序电路，否则称为异步时s序电路。常用的时序电路部件有寄存器、计数器等。寄存器在数字系统和电子计算机中，常需要把一些数码和运算结果存贮起来，这种存贮数码的逻辑部件称为寄存器。寄存器按功能可分为数码寄存器和移位寄存器。前者只能存贮数码，以便在需要时取出；后者不但能够存贮数码，而且能把数码按顺序依次左移、右移、或双向移动。依数据的存贮方式，寄存器又有并行输入和串行输入之分。前者是指多位数据在写入命令的作用下同时存入寄存器，后者是指多位数据在时钟脉冲的作用下依次移位，逐个存入寄存器。与此类似，寄存器的输出方式也有并行输出和串行输出两种，前者是指寄存器内的数据同时向外输出，后者是指寄存器内的数据依次逐个输出。也有采用串并行输入和串并行输出的寄存器。不过一般数码寄存器采用的是并行输入、并行输出的方式，而移位寄存器采用的是既可串行输入，并行（或串并行）输出方式，也可串并行输入、串并行输出的方式。

6，电脑CPU的工作原理

CPU的工作分为 5 个阶段：取指令阶段、指令译码阶段、执行指令阶段、访存取数和结果写回。1、取指令（IF，instruction fetch），即将一条指令从主存储器中取到指令寄存器的过程。2、指令译码阶段（ID，instruction decode），取出指令后，指令译码器按照预定的指令格式，对取回的指令进行拆分和解释，识别区分出不同的指令类别以及各种获取操作数的方法。3、执行指令阶段（EX，execute），具体实现指令的功能。CPU的不同部分被连接起来，以执行所需的操作。4、访存取数阶段（MEM，memory），根据指令需要访问主存、读取操作数，CPU得到操作数在主存中的地址，并从主存中读取该操作数用于运算。5、结果写回阶段（WB，write back），作为最后一个阶段，结果写回阶段把执行指令阶段的运行结果数据“写回”到某种存储形式。扩展资料：CPU的根本任务就是执行指令，对计算机来说最终都是一串由“0”和“1”组成的序列。CPU从逻辑上可以划分成3个模块，分别是控制单元、运算单元和存储单元，这三部分由CPU内部总线连接起来。1、控制单元是整个CPU的指挥控制中心，由指令寄存器IR(Instruction Register)、指令译码器ID(Instruction Decoder)和操作控制器OC(Operation Controller)等，对协调整个电脑有序工作极为重要。2、运算单元，是运算器的核心。可以执行算术运算（包括加减乘数等基本运算及其附加运算）和逻辑运算（包括移位、逻辑测试或两个值比较）。3、存储单元，包括CPU片内缓存和寄存器组，是CPU中暂时存放数据的地方，里面保存着那些等待处理的数据，或已经处理过的数据，CPU访问寄存器所用的时间要比访问内存的时间短。参考资料来源：搜狗百科-处理器结构参考资料来源：搜狗百科-中央处理器

cpu的工作原理解析 cpu的工作原理浅析www.newnext.cn 一个完整的微型计算机系统包括硬件系统和软件系统两大部分。计算机硬件是指组成一台计算机的各种物理装置, 它们是由各种实在的器件所组成，是计算机进行工作的物质基础。计算机硬件系统中最重要的组成部分是中央处理器(cpu ) 。（一）cpu的基本概念和组成中央处理器简称cpu(central processing unit),它是计算机系统的核心,主要包括运算器和控制器两个部件。如果把计算机比作一个人，那么cpu就是心脏，其重要作用由此可见一斑。cpu的内部结构可以分为控制单元、逻辑单元和存储单元三大部分，三个部分相互协调，便可以进行分析，判断、运算并控制计算机各部分协调工作。计算机发生的所有动作都是受cpu控制的。其中运算器主要完成各种算术运算(如加、减、乘、除)和逻辑运算( 如逻辑加、逻辑乘和非运算); 而控制器不具有运算功能,它只是读取各种指令,并对指令进行分析,作出相应的控制。通常,在cpu中还有若干个寄存器,它们可直接参与运算并存放运算的中间结果。我们常说的cpu都是x86系列及兼容cpu ,所谓x86指令集是美国intel公司为其第一块16位cp u（i8086）专门开发的，美国ibm公司1981年推出的世界第一台pc机中的cpu— i8088（i8086 简化版）使用的也是x86指令，同时电脑中为提高浮点数据处理能力而增加的x87芯片系列数学协处理器则另外使用x8 7指令，以后就将x86指令集和x87指令集统称为x86指令集。虽然随着cpu技术的不断发展，intel陆续研制出更新型的i80386、i80486直到今天的pentium ⅲ系列，但为了保证电脑能继续运行以往开发的各类应用程序以保护和继承丰富的软件资源，intel公司所生产的所有cpu仍然继续使用x86指令集。另外除intel 公司之外，amd和cyrix等厂家也相继生产出能使用x86指令集的cpu，由于这些cpu能运行所有的为inte l cpu所开发的各种软件，所以电脑业内人士就将这些cpu列为intel的cpu兼容产品。由于intel x8 6系列及其兼容cpu都使用x86指令集，就形成了今天庞大的x86系列及兼容cpu阵容。（二）cpu主要技术参数 cpu品质的高低直接决定了一个计算机系统的档次，而 cpu的主要技术特性可以反映出cpu的大致性能。 1、位、字节和字长 cpu可以同时处理的二进制数据的位数是其最重要的一个品质标志。人们通常所说的16位机、32位机就是指该微机中的c pu可以同时处理16位、32位的二进制数据。早期有代表性的ibm pc/xt、ibm pc/at与 286机是16位机,386机和486机是32位机,586机则是64位的高档微机。 cpu按照其处理信息的字长可以分为：八位微处理器、十六位微处理器、三十二位微处理器以及六十四位微处理器等。位：在数字电路和电脑技术中采用二进制，代码只有“0”和“1”，其中无论是 “0”或是“1”在cpu中都是一“位”。字节和字长：电脑技术中对cpu在单位时间内(同一时间)能一次处理的二进制数的位数叫字长。所以能处理字长为8位数据的cpu通常就叫8位的cpu。同理32位的cpu就能在单位时间内处理字长为32位的二进制数据。由于常用的英文字符用8位二进制就可以表示，所以通常就将8位称为一个字节。字节的长度是不固定的，对于不同的cpu、字长的长度也不一样。8位的cpu一次只能处理一个宇节，而32位的cpu一次就能处理4个宇节，同理字长为64位的 c pu一次可以处理8个字节。 2、cpu外频 cpu外频也就是常见特性表中所列的cpu总线频率，是由主板为cpu提供的基准时钟频率，而cpu的工作主频则按倍频系数乘以外频而来。在pentium时代， cpu的外频一般是60／66mhz，从pentium ii 350开始，cpu外频提高到1o0mhz。由于正常情况下cpu总线频率和内存总线频率相同，所以当cpu外频提高后，与内存之间的交换速度也相应得到了提高，对提高电脑整体运行速度影响较大。

CPU的工作流程由晶体管组成的CPU是作为处理数据和执行程序的核心，其英文全称是:Central Processing Unit，即中央处理器。首先，CPU的内部结构可以分为控制单元，逻辑运算单元和存储单元(包括内部总线及缓冲器)三大部分。CPU的工作原理就像一个工厂对产品的加工过程:进入工厂的原料(程序指令)，经过物资分配部门(控制单元)的调度分配，被送往生产线(逻辑运算单元)，生产出成品(处理后的数据)后，再存储在仓库(存储单元)中，最后等着拿到市场上去卖(交由应用程序使用)。在这个过程中，我们注意到从控制单元开始，CPU就开始了正式的工作，中间的过程是通过逻辑运算单元来进行运算处理，交到存储单元代表工作的结束。数据与指令在CPU中的运行刚才已经为大家介绍了CPU的部件及基本原理情况，现在，我们来看看数据是怎样在CPU中运行的。我们知道，数据从输入设备流经内存，等待CPU的处理，这些将要处理的信息是按字节存储的，也就是以8位二进制数或8比特为1个单元存储，这些信息可以是数据或指令。数据可以是二进制表示的字符、数字或颜色等等。而指令告诉CPU对数据执行哪些操作，比如完成加法、减法或移位运算。我们假设在内存中的数据是最简单的原始数据。首先，指令指针(Instruction Pointer)会通知CPU，将要执行的指令放置在内存中的存储位置。因为内存中的每个存储单元都有编号(称为地址)，可以根据这些地址把数据取出，通过地址总线送到控制单元中，指令译码器从指令寄存器IR中拿来指令，翻译成CPU可以执行的形式，然后决定完成该指令需要哪些必要的操作，它将告诉算术逻辑单元(ALU)什么时候计算，告诉指令读取器什么时候获取数值，告诉指令译码器什么时候翻译指令等等。假如数据被送往算术逻辑单元，数据将会执行指令中规定的算术运算和其他各种运算。当数据处理完毕后，将回到寄存器中，通过不同的指令将数据继续运行或者通过DB总线送到数据缓存器中。基本上，CPU就是这样去执行读出数据、处理数据和往内存写数据3项基本工作。但在通常情况下，一条指令可以包含按明确顺序执行的许多操作，CPU的工作就是执行这些指令，完成一条指令后，CPU的控制单元又将告诉指令读取器从内存中读取下一条指令来执行。这个过程不断快速地重复，快速地执行一条又一条指令，产生你在显示器上所看到的结果。我们很容易想到，在处理这么多指令和数据的同时，由于数据转移时差和CPU处理时差，肯定会出现混乱处理的情况。为了保证每个操作准时发生，CPU需要一个时钟，时钟控制着CPU所执行的每一个动作。时钟就像一个节拍器，它不停地发出脉冲，决定CPU的步调和处理时间，这就是我们所熟悉的CPU的标称速度，也称为主频。主频数值越高，表明CPU的工作速度越快。如何提高CPU工作效率既然CPU的主要工作是执行指令和处理数据，那么工作效率将成为CPU的最主要内容，因此，各CPU厂商也尽力使CPU处理数据的速度更快。根据CPU的内部运算结构，一些制造厂商在CPU内增加了另一个算术逻辑单元(ALU)，或者是另外再设置一个处理非常大和非常小的数据浮点运算单元(Floating Point Unit，FPU)，这样就大大加快了数据运算的速度。而在执行效率方面，一些厂商通过流水线方式或以几乎并行工作的方式执行指令的方法来提高指令的执行速度。刚才我们提到，指令的执行需要许多独立的操作，诸如取指令和译码等。最初CPU在执行下一条指令之前必须全部执行完上一条指令，而现在则由分布式的电路各自执行操作。也就是说，当这部分的电路完成了一件工作后，第二件工作立即占据了该电路，这样就大大增加了执行方面的效率。

看到这里，你一定想知道，晶体管是如何利用“0”和“1”这两种电子信号来执行指令和处理数据的呢？其实，所有电子设备都有自己的电路和开关，电子在电路中流动或断开，完全由开关来控制，如果你将开关设置为OFF，电子将停止流动，如果你再将其设置为ON，电子又会继续流动。晶体管的这种ON与OFF的切换只由电子信号控制，我们可以将晶体管称之为二进制设备。这样，晶体管的ON状态用“1”来表示，而OFF状态则用“0”来表示，就可以组成最简单的二进制数。众多晶体管产生的多个“1”与“0”的特殊次序和模式能代表不同的情况，将其定义为字母、数字、颜色和图形。举个例子，十进位中的1在二进位模式时也是“1”，2在二进位模式时是“10”，3是“11”，4是“100”，5是“101”，6是“110”等等，依此类推，这就组成了计算机工作采用的二进制语言和数据。成组的晶体管联合起来可以存储数值，也可以进行逻辑运算和数字运算。加上石英时钟的控制，晶体管组就像一部复杂的机器那样同步地执行它们的功能。

一 CPU的原始工作模式　　在了解CPU工作原理之前，我们先简单谈谈CPU是如何生产出来的。CPU是在特别纯净的硅材料上制造的。一个CPU芯片包含上百万个精巧的晶体管。人们在一块指甲盖大小的硅片上，用化学的方法蚀刻或光刻出晶体管。因此，从这个意义上说，CPU正是由晶体管组合而成的。简单而言，晶体管就是微型电子开关，它们是构建CPU的基石，你可以把一个晶体管当作一个电灯开关，它们有个操作位，分别代表两种状态:ON(开)和OFF(关)。这一开一关就相当于晶体管的连通与断开，而这两种状态正好与二进制中的基础状态“0”和“1”对应！这样，计算机就具备了处理信息的能力。　　但你不要以为，只有简单的“0”和“1”两种状态的晶体管的原理很简单，其实它们的发展是经过科学家们多年的辛苦研究得来的。在晶体管之前，计算机依靠速度缓慢、低效率的真空电子管和机械开关来处理信息。后来，科研人员把两个晶体管放置到一个硅晶体中，这样便创作出第一个集成电路，再后来才有了微处理器。　　看到这里，你一定想知道，晶体管是如何利用“0”和“1”这两种电子信号来执行指令和处理数据的呢？其实，所有电子设备都有自己的电路和开关，电子在电路中流动或断开，完全由开关来控制，如果你将开关设置为OFF，电子将停止流动，如果你再将其设置为ON，电子又会继续流动。晶体管的这种ON与OFF的切换只由电子信号控制，我们可以将晶体管称之为二进制设备。这样，晶体管的ON状态用“1”来表示，而OFF状态则用“0”来表示，就可以组成最简单的二进制数。众多晶体管产生的多个“1”与“0”的特殊次序和模式能代表不同的情况，将其定义为字母、数字、颜色和图形。举个例子，十进位中的1在二进位模式时也是“1”，2在二进位模式时是“10”，3是“11”，4是“100”，5是“101”，6是“110”等等，依此类推，这就组成了计算机工作采用的二进制语言和数据。成组的晶体管联合起来可以存储数值，也可以进行逻辑运算和数字运算。加上石英时钟的控制，晶体管组就像一部复杂的机器那样同步地执行它们的功能。　　CPU的内部结构　　现在我们已经大概知道CPU是负责些什么事情，但是具体由哪些部件负责处理数据和执行程序呢？　　1.算术逻辑单元ALU(Arithmetic Logic Unit) 　　ALU是运算器的核心。它是以全加器为基础，辅之以移位寄存器及相应控制逻辑组合而成的电路，在控制信号的作用下可完成加、减、乘、除四则运算和各种逻辑运算。就像刚才提到的，这里就相当于工厂中的生产线，负责运算数据。　　2.寄存器组 RS(Register Set或Registers) 　　RS实质上是CPU中暂时存放数据的地方，里面保存着那些等待处理的数据，或已经处理过的数据，CPU访问寄存器所用的时间要比访问内存的时间短。采用寄存器，可以减少CPU访问内存的次数，从而提高了CPU的工作速度。但因为受到芯片面积和集成度所限，寄存器组的容量不可能很大。寄存器组可分为专用寄存器和通用寄存器。专用寄存器的作用是固定的，分别寄存相应的数据。而通用寄存器用途广泛并可由程序员规定其用途。通用寄存器的数目因微处理器而异您在浏览本页面时使用的计算机便通过微处理器来完成其工作。微处理器是所有标准计算机的心脏，无论该计算机是桌面计算机、服务器还是笔记本电脑。您正在使用的微处理器可能是奔腾、K6、PowerPC、Sparc或者其他任何品牌和类型的微处理器，但是它们的作用大体相同，工作方式也基本类似。 3.控制单元(Control Unit) 　　正如工厂的物流分配部门，控制单元是整个CPU的指挥控制中心，由指令寄存器IR(Instruction Register)、指令译码器ID(Instruction Decoder)和操作控制器0C(Operation Controller)三个部件组成，对协调整个电脑有序工作极为重要。它根据用户预先编好的程序，依次从存储器中取出各条指令，放在指令寄存器IR中，通过指令译码(分析)确定应该进行什么操作，然后通过操作控制器OC，按确定的时序，向相应的部件发出微操作控制信号。操作控制器OC中主要包括节拍脉冲发生器、控制矩阵、时钟脉冲发生器、复位电路和启停电路等控制逻辑。　　4.总线(Bus) 　　就像工厂中各部位之间的联系渠道，总线实际上是一组导线，是各种公共信号线的集合，用于作为电脑中所有各组成部分传输信息共同使用的“公路”。直接和CPU相连的总线可称为局部总线。其中包括: 数据总线DB(Data Bus)、地址总线AB(Address Bus) 、控制总线CB(Control Bus)。其中，数据总线用来传输数据信息；地址总线用于传送CPU发出的地址信息；控制总线用来传送控制信号、时序信号和状态信息等。　　CPU的工作流程　　由晶体管组成的CPU是作为处理数据和执行程序的核心，其英文全称是:Central Processing Unit，即中央处理器。首先，CPU的内部结构可以分为控制单元，逻辑运算单元和存储单元(包括内部总线及缓冲器)三大部分。CPU的工作原理就像一个工厂对产品的加工过程:进入工厂的原料(程序指令)，经过物资分配部门(控制单元)的调度分配，被送往生产线(逻辑运算单元)，生产出成品(处理后的数据)后，再存储在仓库(存储单元)中，最后等着拿到市场上去卖(交由应用程序使用)。在这个过程中，我们注意到从控制单元开始，CPU就开始了正式的工作，中间的过程是通过逻辑运算单元来进行运算处理，交到存储单元代表工作的结束。　　数据与指令在CPU中的运行　　刚才已经为大家介绍了CPU的部件及基本原理情况，现在，我们来看看数据是怎样在CPU中运行的。我们知道，数据从输入设备流经内存，等待CPU的处理，这些将要处理的信息是按字节存储的，也就是以8位二进制数或8比特为1个单元存储，这些信息可以是数据或指令。数据可以是二进制表示的字符、数字或颜色等等。而指令告诉CPU对数据执行哪些操作，比如完成加法、减法或移位运算。　　我们假设在内存中的数据是最简单的原始数据。首先，指令指针(Instruction Pointer)会通知CPU，将要执行的指令放置在内存中的存储位置。因为内存中的每个存储单元都有编号(称为地址)，可以根据这些地址把数据取出，通过地址总线送到控制单元中，指令译码器从指令寄存器IR中拿来指令，翻译成CPU可以执行的形式，然后决定完成该指令需要哪些必要的操作，它将告诉算术逻辑单元(ALU)什么时候计算，告诉指令读取器什么时候获取数值，告诉指令译码器什么时候翻译指令等等。　　假如数据被送往算术逻辑单元，数据将会执行指令中规定的算术运算和其他各种运算。当数据处理完毕后，将回到寄存器中，通过不同的指令将数据继续运行或者通过DB总线送到数据缓存器中。　　基本上，CPU就是这样去执行读出数据、处理数据和往内存写数据3项基本工作。但在通常情况下，一条指令可以包含按明确顺序执行的许多操作，CPU的工作就是执行这些指令，完成一条指令后，CPU的控制单元又将告诉指令读取器从内存中读取下一条指令来执行。这个过程不断快速地重复，快速地执行一条又一条指令，产生你在显示器上所看到的结果。我们很容易想到，在处理这么多指令和数据的同时，由于数据转移时差和CPU处理时差，肯定会出现混乱处理的情况。为了保证每个操作准时发生，CPU需要一个时钟，时钟控制着CPU所执行的每一个动作。时钟就像一个节拍器，它不停地发出脉冲，决定CPU的步调和处理时间，这就是我们所熟悉的CPU的标称速度，也称为主频。主频数值越高，表明CPU的工作速度越快。　　如何提高CPU工作效率　　既然CPU的主要工作是执行指令和处理数据，那么工作效率将成为CPU的最主要内容，因此，各CPU厂商也尽力使CPU处理数据的速度更快。　　根据CPU的内部运算结构，一些制造厂商在CPU内增加了另一个算术逻辑单元(ALU)，或者是另外再设置一个处理非常大和非常小的数据浮点运算单元(Floating Point Unit，FPU)，这样就大大加快了数据运算的速度。　　而在执行效率方面，一些厂商通过流水线方式或以几乎并行工作的方式执行指令的方法来提高指令的执行速度。刚才我们提到，指令的执行需要许多独立的操作，诸如取指令和译码等。最初CPU在执行下一条指令之前必须全部执行完上一条指令，而现在则由分布式的电路各自执行操作。也就是说，当这部分的电路完成了一件工作后，第二件工作立即占据了该电路，这样就大大增加了执行方面的效率。　　另外，为了让指令与指令之间的连接更加准确，现在的CPU通常会采用多种预测方式来控制指令更高效率地执行。

文章TAG：时序信号信号如何产生时序信号