中央處理器（CPU，Central Processing Unit）是一塊超大規(guī)模的集成電路，是一臺(tái)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算核心（Core）和控制核心（ Control Unit）。它的功能主要是解釋計(jì)算機(jī)指令以及處理計(jì)算機(jī)軟件中的數(shù)據(jù)。

中央處理器主要包括運(yùn)算器（算術(shù)邏輯運(yùn)算單元，ALU，Arithmetic Logic Unit）和高速緩沖存儲(chǔ)器（Cache）及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)（Data）、控制及狀態(tài)的總線(xiàn)（Bus）。它與內(nèi)部存儲(chǔ)器（Memory）和輸入/輸出（I/O）設(shè)備合稱(chēng)為電子計(jì)算機(jī)三大核心部件。

物理結(jié)構(gòu)

CPU包括運(yùn)算邏輯部件、寄存器部件和控制部件等。

邏輯部件

英文Logic components；運(yùn)算邏輯部件。可以執(zhí)行定點(diǎn)或浮點(diǎn)算術(shù)運(yùn)算操作、移位操作以及邏輯操作，也可執(zhí)行地址運(yùn)算和轉(zhuǎn)換。

寄存器

寄存器部件，包括寄存器、專(zhuān)用寄存器和控制寄存器。 通用寄存器又可分定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)兩類(lèi)，它們用來(lái)保存指令執(zhí)行過(guò)程中臨時(shí)存放的寄存器操作數(shù)和中間（或最終）的操作結(jié)果。 通用寄存器是中央處理器的重要部件之一。

控制部件

英文Control unit；控制部件，主要是負(fù)責(zé)對(duì)指令譯碼，并且發(fā)出為完成每條指令所要執(zhí)行的各個(gè)操作的控制信號(hào)。

其結(jié)構(gòu)有兩種：一種是以微存儲(chǔ)為核心的微程序控制方式；一種是以邏輯硬布線(xiàn)結(jié)構(gòu)為主的控制方式。

微存儲(chǔ)中保持微碼，每一個(gè)微碼對(duì)應(yīng)于一個(gè)最基本的微操作，又稱(chēng)微指令；各條指令是由不同序列的微碼組成，這種微碼序列構(gòu)成微程序。中央處理器在對(duì)指令譯碼以后，即發(fā)出一定時(shí)序的控制信號(hào)，按給定序列的順序以微周期為節(jié)拍執(zhí)行由這些微碼確定的若干個(gè)微操作，即可完成某條指令的執(zhí)行。

簡(jiǎn)單指令是由（3～5）個(gè)微操作組成，復(fù)雜指令則要由幾十個(gè)微操作甚至幾百個(gè)微操作組成。

cpu的功耗和發(fā)熱量關(guān)系

我們不難發(fā)現(xiàn)，很多高功耗處理器往往它的發(fā)熱量也較高，所以在談及CPU的功耗問(wèn)題時(shí)，與其聯(lián)系最緊密的自然就是處理器發(fā)熱。然而，在實(shí)際應(yīng)用中CPU功耗的提升是否帶來(lái)明顯的發(fā)熱量增加？而兩者的增長(zhǎng)趨勢(shì)是否呈現(xiàn)1：1的線(xiàn)性態(tài)勢(shì)？

欲探究CPU的實(shí)時(shí)功耗與溫度的關(guān)系，通過(guò)下面這個(gè)小測(cè)試就可以證明。筆者使用酷睿i7 3770K平臺(tái)，將CPU未進(jìn)行超頻，針對(duì)空載、游戲、滿(mǎn)載三種環(huán)境，來(lái)測(cè)試實(shí)時(shí)功耗與CPU溫度。

空載環(huán)境實(shí)時(shí)功耗

在空載環(huán)境下，酷睿i7 3770K的CPU溫度為32度，核心溫度為31度，CPU核芯顯卡分度為32度。而在功耗方面，空載環(huán)境下的酷睿i7 3770K實(shí)時(shí)功耗僅有6.93W。

中負(fù)載環(huán)境實(shí)時(shí)功耗

而在運(yùn)行3D游戲時(shí)，測(cè)試平臺(tái)CPU溫度為49度，核心溫度分別為38度、48度、44度、35度，核芯顯卡溫度為43度。酷睿i7 3770K在運(yùn)行游戲時(shí)，實(shí)時(shí)功耗達(dá)到了40.93W。

滿(mǎn)載實(shí)時(shí)功耗

使用SP 2004將所有CPU核心進(jìn)行滿(mǎn)載，在此時(shí)的處理器功耗與溫度都達(dá)到了最高值。酷睿i7 3770K在滿(mǎn)載環(huán)境下的實(shí)時(shí)溫度達(dá)到了62度，CPU核心溫度分別為59度、62度、58度、51度，核芯顯卡溫度為62度。而在功耗方面，酷睿i7 3770K的滿(mǎn)載實(shí)時(shí)功耗為53.09W。

CPU溫度與功耗存在何種關(guān)系？

首先可以肯定的是，CPU的溫度確實(shí)是隨著功耗的增加而增加，而且其提升幅度也比較明顯。根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)可以總結(jié)到，酷睿i7 3770K在中負(fù)載環(huán)境下增長(zhǎng)了17度，而滿(mǎn)載環(huán)境則又增長(zhǎng)了13度。

酷睿i7 3770K實(shí)時(shí)功耗溫度匯總

但是在實(shí)時(shí)功耗方面，中負(fù)載比空載功耗要提升了34W，而滿(mǎn)載功耗更是提高了12.16W。由此可見(jiàn)，中負(fù)載環(huán)境下CPU的功耗提升要比滿(mǎn)載還要明顯。

CPU功耗與溫度關(guān)系示意圖

從功耗與溫度增長(zhǎng)趨勢(shì)可以看出，從空載進(jìn)入到中負(fù)載環(huán)境下CPU功耗提升十分明顯，而從中負(fù)載進(jìn)入滿(mǎn)載環(huán)境時(shí)功耗增長(zhǎng)幅度明顯放緩。由此可以證明，CPU的功耗與溫度的提升曲線(xiàn)并不是一個(gè)直線(xiàn)，而是更加類(lèi)似于曲線(xiàn)，即達(dá)到一定峰值之后CPU功耗提升放緩。