计算机的处理部件,中央处理部件能力

中央处理部件一般是指CPU和存储器总称或CPU、存储器和输入输出部件总称。中央处理部件控制整个计算机。中央处理部件能力一般是指中央处理部件单位时间处理完作业数量。中央处理部件能力不仅与CPU性能，还与存储器和输入输出设备等性能有关。

中文名

中央处理部件能力

外文名

Central processing unit capability

学    科

计算机定    义

单位时间处理完作业数量

有关因素

CPU、存储器和输入输出部件

领    域

计算机系统

中央处理部件能力简介

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语音

中央处理部件能力一般是指中央处理部件单位时间处理完作业数量，也可以认为是系统的吞吐量，即系统吞吐量是指系统在单位时间内所处理的信息量，它以每小时或每天所处理的进程数来度量。提高中央处理部件能力主要是要让CPU更专注于数据工作，一般通过提高存储器和I/O设备传输速率，以及合理分配内存来实现。

中央处理部件能力中央处理部件组成

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中央处理部件能力CPU

算机执行指令操作和运算操作的部件，简称CPU。它是计算机硬件系统的核心，控制整个计算机系统的操作。计算机系统中各种运算、存取存储器和输入/输出操作都由中央处理器执行和处理。中央处理器由运算器和控制器组成。此外，通用寄存器和堆栈也是两个常用部件[1]

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中央处理部件能力存储器

在主机内部存放指令和数据，由中央处理器随机访问的存储器，亦称内存储器。主存储器的每个单元都有自己的编码地址，中央处理器按地址访问任一单元。主存储器是计算机的必备部分，现代计算机系统是以主存储器为中心，通过总线可与中央处理器、外围设备等交换数据。主存储器的主要性能指标是存储容量和存取速度。

主存储器主要由四部分组成：①存储单元集合体，简称存储体，用于存放二进制形式的程序和数据;②地址寄存器及地址译码器，用于存放由中央处理器送来的地址，并对它进行译码，产生地址驱动信号;③读写控制电路，按地址寄存器中的内容控制给定地址单元的读写操作;④数据寄存器，用于存放欲写入存储体中的数据，或暂存从存储体中读出的数据。

提高主存储器存取速度的途径主要有两个：①元件的更新换代。在20世纪50～60年代主要用磁芯存储体来构成主存储器，进入70年代逐步用半导体存储器来取代磁芯存储器，以提高主存的存取速度和容量，并简化存储器的制做工艺。②计算机体系结构的改进。采用多模块的交叉访问技术，中央处理器可以同时从多个能并行工作的存储模块中，取出指令和数据，从而提高并行操作程度，缩短指令和数据的平均存取时间。

中央处理部件能力输入输出设备

电子计算机输入设备和输 出设备的总称。输入设备是向计算 机输入数据的装置，如纸带输入机、 穿孔卡片输入机、键盘输入机、光笔 输入机、缩微胶卷输入机、字符阅读 器等。输出设备是把处理完的结果 数据从计算机输出的装置，如行式 打印机、显示装置、X—Y坐标绘 图仪、缩微胶卷输出机等。兼有输 入输出功能的装置一般称为 “终端 设备”。

中央处理部件能力提高中央处理部件能力方法

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中央处理部件能力多级存储体系

在一个计算机系统中，对存储器的容量、速度和价格这三个基本性能指标都有一定的要求。存储容量应确保各种应用的需要；存储器速度应尽量与CPU的速度相匹配并支持I/O操作；存储器的价格应比较合理。然而，这三者经常是互相矛盾的。例如存储器的速度越快，则每位的价格就越高；存储器的容量越大，则存储器的速度就越慢。按照目前的技术水平，仅仅采用一种技术组成单一的存储器是不可能同时满足这些要求的。只有采用由多级存储器组成的存储体系，把几种存储技术结合起来，才能较好地解决存储器大容量、高速度和低成本这三者之间的矛盾。

中央处理部件能力I/O 通道

I/O 通道是一种特殊的处理机，它具有执行 I/O 指令的能力，并通过执行通道(I/O)程序来控制 I/O 操作。 但 I/O 通道又与一般的处理机不同， 主要表现在以下两个方面： 一是其指令类型单一， 这是由于通道硬件比较简单， 其所能执行的命令主要局限于与 I/O 操作有关的指令；二是通道没有自己的内存，通道所执行的通道程序是放在主机的内存中的，换言之，是通道与 CPU 共享内存。

I/O 通道方式是 DMA 方式的发展， 它可进一步减少 CPU 的干预， 即把对一个数据块的读(或写)为单位的干预减少为对一组数据块的读(或写)及有关的控制和管理为单位的干预。同时，又可实现 CPU、通道和 I/O 设备三者的并行操作，从而更有效地提高整个系统的资源利用率。例如，当 CPU 要完成一组相关的读(或写)操作及有关控制时，只需向 I/O 通道发送一条 I/O 指令，以给出其所要执行的通道程序的首址和要访问的 I/O 设备，通道接到该指令后，通过执行通道程序便可完成 CPU 指定的 I/O 任务。

中央处理部件能力提高传输速率

提高总线传输数据速率和提高存储设备的存取速度，即从存储器读出数据或数据写入存储器所需时间。

中央处理部件能力磁盘缓存

由于目前磁盘的 I/O 速度远低于对主存的访问速度， 因此将频繁使用的一部分磁盘数据和信息，暂时存放在磁盘缓存中，可减少访问磁盘的次数。磁盘缓存本身并不是一种实际存在的存储介质，它依托于固定磁盘，提供对主存储器存储空间的扩充，即利用主存中的存储空间， 来暂存从磁盘中读出(或写入)的信息。 主存也可以看做是辅存的高速缓存， 因为，辅存中的数据必须复制到主存方能使用；反之，数据也必须先存在主存中，才能输出到辅存。

中央处理部件能力高速缓存

高速缓冲存储器。缓存是动态内存中的存储区，在其中存储网络 上地址关联信息。高效使用缓存意 味着在主机没有缓存项时，它们仅 需要生成发现分组或帧。主机、网 桥或路由器可以有若干缓存，例 如，地址转换协议(ARP)缓存，名字缓存等等。根据程序的局部性原 理，可以在主存和CPU通用寄存 器之间设置一个高速的容量相对 比较小的存储器，把正在执行的指令地址附近的一部分指令或者数据从主存调入这个存储器，供 CPU在一段时间内使用，这对提 高程序的运行速度有很大的帮助。 这个介于主存和CPU之间的高速小容量存储器称为高速缓冲存储 器。它的工作速度数倍于主存，全 部功能由硬件实现，并且对程序员是透明的。Cache和主存都分成块，每块由多个字节组成。Cache 数据是主存数据的副本；Cache标记指出主存的哪些块存放在 Cache中。由主存地址的低位部分作为Cache的地址访问Cache数 据；用主存的块号字段访问Cache标记，并将取出的标记和主存地址 的标记字段相比较，如果相等，说 明访问的Cache数据有效，称 Cache命中；如果不相等，说明访问的Cache数据无效，称Cache不 命中，或访问失效。此时，需要访问主存，并且将包括此数据的一块信息装入Cache。如果Cache已经被装满，则需要根据某种替换算法， 用此块信息替换Cache中原来的 某块信息。

参考资料

1.

《中国电力百科全书》编辑委员会,中国电力出版社《中国电力百科全书》编辑部 编.中国电力百科全书·电工技术基础卷.北京：中国电力出版社.2001.第418-419页