中央處理器（CPU，Central Processing Unit）是一塊超大規模的積體電路，是一台計算機的運算核心（Core）和控制核心（ Control Unit）。它的功能主要是解釋計算機指令以及處理計算機軟體中的數據。中央處理器執行時間有兩種解釋，1、CPU運行單個程式或進程的時間；2、整個計算機系統中CPU的運行時間。
基本介紹
- 中文名：中央處理器執行時間
- 外文名：central processing unit execution time
- 學科：計算機
- 定義：程式或進程占用CPU的時間
- 有關術語：中央處理器
- 領域：計算機系統
簡介,中央處理器主要功能,處理指令,操作控制,時間控制,處理數據,增加中央處理器執行時間的方法,I/O通道,DMA,多道程式,
簡介
中央處理器執行時間有兩種解釋，1、CPU運行單個程式或進程的時間；2、整個計算機系統中CPU的運行時間。在計算機系統中，中央處理器執行時間越長，CPU的利用率越高；系統的吞吐量不一定變高，這主要與作業的類型有關，長作業（例如，I/O型作業）占用中央處理器的時間較長，短作業占用中央處理器的時間較短。如果運行是長作業，系統吞吐量可能會變小；短作業則相反。
中央處理器主要功能
處理指令
英文Processing instructions；這是指控制程式中指令的執行順序。程式中的各指令之間是有嚴格順序的，必須嚴格按程式規定的順序執行，才能保證計算機系統工作的正確性。
操作控制
一條指令的功能往往是由若干個操作信號的組合來實現的，因此，CPU管理並產生由記憶體取出的每條指令的操作信號，把各種操作信號送往相應的部件，從而控制這些部件按指令的要求進行操作。
時間控制
對各種操作實施時間上的控制，稱為時間控制。因為在計算機中，各種指令的操作信號均受時間的嚴格控制。另一方面，一條指令的整個執行過程也受到時間的嚴格控制。只有這樣，計算機才能有條不紊地自動工作。
處理數據
其功能主要是解釋計算機指令以及處理計算機軟體中的數據， 並執行指令。在微型計算機中又稱微處理器，計算機的所有操作都受CPU控制，CPU的性能指標直接決定了微機系統的性能指標。CPU具有以下4個方面的基本功能：數據通信，資源共享，分散式處理，提供系統可靠性。運作原理可基本分為四個階段：提取（Fetch）、解碼（Decode）、執行（Execute）和寫回（Writeback）。
增加中央處理器執行時間的方法
CPU是計算機中最寶貴的資源之一，但CPU的運行速度與I/O設備運行速度不匹配。增加中央處理器執行時間一般可以從硬體和軟體角度考慮，硬體方面，為了減少CPU對I/O的控制，常見的方式有I/O通道方式和DMA方式。軟體方面常見的有多道程式方式。
I/O通道
I/O通道(I/O Channel)設備的引入實際上，I/O通道是一種特殊的處理機。它具有執行I/O指令的能力，並通過執行通道(I/O)程式來控制I/O操作。但I/O通道又與一般的處理機不同，主要表現在以下兩個方面：一是其指令類型單一，這是由於通道硬體比較簡單，其所能執行的命令，主要局限於與I/O操作有關的指令；再就是通道沒有自己的記憶體，通道所執行的通道程式是放在主機的記憶體中的，換言之，是通道與CPU共享記憶體。
DMA
一個設備接口試圖通過匯流排直接向另一個設備傳送數據(一般是大批量的數據)，它會先向CPU傳送DMA請求信號。外設通過DMA的一種專門接口電路――DMA控制器（DMAC），向CPU提出接管匯流排控制權的匯流排請求，CPU收到該信號後，在當前的匯流排周期結束後，會按DMA信號的優先權和提出DMA請求的先後順序回響DMA信號。CPU對某個設備接口回響DMA請求時，會讓出匯流排控制權。於是在DMA控制器的管理下，外設和存儲器直接進行數據交換，而不需CPU干預。數據傳送完畢後，設備接口會向CPU傳送DMA結束信號，交還匯流排控制權。
實現DMA傳送的基本操作如下：
（1）外設可通過DMA控制器向CPU發出DMA請求：
（2）CPU回響DMA請求，系統轉變為DMA工作方式，並把匯流排控制權交給DMA控制器；
（4）執行DMA傳送；
（5）DMA操作結束，並把匯流排控制權交還CPU。
多道程式
多道程式設計技術是在計算機記憶體中同時存放幾道相互獨立的程式，使它們在管理程式控制下，相互穿插運行，兩個或兩個以上程式在計算機系統中同處於開始到結束之間的狀態, 這些程式共享計算機系統資源。與之相對應的是單道程式，即在計算機記憶體中只允許一個的程式運行。
對於一個單CPU系統來說，程式同時處於運行狀態只是一種巨觀上的概念，他們雖然都已經開始運行，但就微觀而言，任意時刻，CPU上運行的程式只有一個。
