中央處理器（英語：Central Processing Unit，縮寫：CPU），是電子電腦的主要裝置之一。其功能主要是解釋電腦指令以及處理電腦軟體中的資料。電腦的可編程性主要是指對中央處理器的編程。中央處理器、記憶體和輸入／輸出裝置是現代電腦的三大核心部件。20世紀70年代以前，中央處理器是由多個獨立單元構成。後來發展出由積體電路製造的中央處理器，微處理器中央處理器複雜的電路可以做成單一微小功能強大的單元。
中央處理器廣義上指一系列可以執行複雜的電腦程式的邏輯機器。這個空泛的定義很容易地將在「中央處理器」這個名稱被普遍使用，之前的早期電腦也包括在內。無論如何，至少從20世紀60年代早期開始(Weik 1961)，這個名稱及其縮寫已開始在電子電腦產業中得到廣泛應用。儘管與早期相比，「中央處理器」在物理形態、設計製造和具體任務的執行上有了戲劇性的發展，但是其基本的操作原理一直沒有改變。
早期的中央處理器通常是為大型及特定應用的電腦而客製。但是，這種昂貴的為特定應用客製中央處理器的方法很大程度上已經讓位於開發便宜、標準化、適用於一個或多個目的的處理器類。這個標準化趨勢始於由單個電晶體組成的大型電腦和微機年代，隨著積體電路的出現而加速。積體電路使得更為複雜的中央處理器可以在很小的空間中設計和製造（在微米的量級）。中央處理器的標準化和小型化都使得這一類數位裝置（港譯-電子零件）在現代生活中的出現頻率遠遠超過有限應用專用的電腦。現代微處理器出現在包括從汽車到手機到兒童玩具在內的各種物品中。
操作原理
中央處理器的主要運作原理，不論其外觀，都是執行儲存於被稱為程式裡的一系列指令。在此討論的是遵循普遍的馮·諾伊曼結構（von Neumann architecture）設計的裝置。程式以一系列數位儲存在電腦記憶體中。差不多所有的馮·紐曼中央處理器的運作原理可分為四個階段：提取、解碼、執行和寫回。
第一階段，提取，從程式記憶體中檢索指令（為數值或一系列數值）。由程式計數器指定程式記憶體的位置，程式計數器保存供識別目前程式位置的數值。換言之，程式計數器記錄了中央處理器在目前程式裡的蹤跡。提取指令之後，PC根據指令式長度增加記憶體單元[iwordlength]。指令的提取常常必須從相對較慢的記憶體尋找，導致中央處理器等候指令的送入。這個問題主要被論及在現代處理器的快取和管線化架構（見下）。
中央處理器根據從記憶體提取到的指令來決定其執行行為。在解碼階段，指令被拆解為有意義的片斷。根據中央處理器的指令集架構（ISA）定義將數值解譯為指令[isa]。一部分的指令數值為運算碼，其指示要進行哪些運算。其它的數值通常供給指令必要的資訊，諸如一個加法運算的運算標的。這樣的運算標的也許提供一個常數值（即立即值），或是一個空間的定址值：暫存器或記憶體位址，以定址模式決定。在舊的設計中，中央處理器裡的指令解碼部分是無法改變的硬體裝置。不過在眾多抽象且複雜的中央處理器和ISA中，一個微程式時常用來幫助轉換指令為各種形態的訊號。這些微程式在已成品的中央處理器中往往可以重寫，方便變更解碼指令。
在提取和解碼階段之後，接著進入執行階段。該階段中，連接到各種能夠進行所需運算的中央處理器部件。例如，要求一個加法運算，算術邏輯單元將會連接到一組輸入和一組輸出。輸入提供了要相加的數值，而且在輸出將含有總和結果。ALU內含電路系統，以於輸出端完成簡單的普通運算和邏輯運算（比如加法和位元運算）。如果加法運算產生一個對該中央處理器處理而言過大的結果，在標誌暫存器裡，溢位標誌可能會被設置（參見以下的數值精度探討）。
最終階段，寫回，以一定格式將執行階段的結果簡單的寫回。運算結果經常被寫進中央處理器內部的暫存器，以供隨後指令快速存取。在其它案例中，運算結果可能寫進速度較慢，如容量較大且較便宜的主記憶體。某些型別的指令會操作程式計數器，而不直接產生結果資料。這些一般稱作「跳轉」並在程式中帶來循環行為、條件性執行（透過條件跳轉）和函式[jumps]。許多指令也會改變標誌暫存器的狀態位元。這些標誌可用來影響程式行為，緣由於它們時常顯出各種運算結果。例如，以一個「比較」指令判斷兩個值的大小，根據比較結果在標誌暫存器上設置一個數值。這個標誌可藉由隨後的跳轉指令來決定程式動向。
在執行指令並寫回結果資料之後，程式計數器的值會遞增，反覆整個過程，下一個指令周期正常的提取下一個順序指令。如果完成的是跳轉指令，程式計數器將會修改成跳轉到的指令位址，且程式繼續正常執行。許多複雜的中央處理器可以一次提取多個指令、解碼，並且同時執行。這個部分一般涉及「經典RISC管線」，那些實際上是在眾多使用簡單中央處理器的電子裝置中快速普及（常稱為微控制器）
資料來源：維基百科
2013年6月12日 星期三
RFID原理與應用
RFID原理與應用
作者：陳啟煌 / 臺灣大學計算機及資訊網路中心程式設計組副組長
被稱為本世紀最重要的前十大技術之一的「RFID」(無線射頻辨識系統)，生活中「無所不在」的便利通ING。未來舉凡到商場或便利店購物、圖書館借書、搭乘交通工具、繳停車費、洗車、高速公路的電子收費「ETC」、郵寄、識別證或到醫院掛號領藥…，無一不如影隨形地和「你」一起生活著。
前言
相信大家對RFID這個名詞應該是既熟悉又陌生，熟悉的是它已經悄悄的散佈在你我身邊，常有機會看到或聽到這個名詞；陌生的是不知道它背後的運作原理與技術，希望透過本文的介紹，能讓大家對這個號稱是『本世紀十大重要技術項目』之一的科技產物能有更深一層的認識。
RFID 是「Radio Frequency Identification」的縮寫，中文可以稱為「無線射頻識別系統」。 通常是由感應器(Reader)和RFID標籤(Tag)所組成的系統，其運作的原理是利用感應器發射無線電波，觸動感應範圍內的RFID標籤，藉由電磁感應產生電流，供應RFID標籤上的晶片運作並發出電磁波回應感應器。以驅動能量來源區別，RFID標籤可分為主動式及被動式兩種：被動式的標籤本身沒有電池的裝置，所需電流全靠感應器的無線電波電磁感應產生，所以只有在接收到感應器發出的訊號才會被動的回應感應器；而主動式的標籤內置有電池，可以主動傳送訊號供感應器讀取，訊號傳送範圍也相對的比被動式廣。
其實RFID早已存在你我日常生活環境中，出門搭乘捷運會用到的『悠遊卡』，開車上高速公路不用停下車來繳回數票所使用的『ETC』儲值卡，去7-11買個飲料用到的”VISA WAVE”信用卡，心愛的寵物身上的植入的『寵物晶片』，商店或圖書館內的防盜晶片，回到家裡開啟大門門禁所用的”MiFare”晶片卡，這些都是RFID的實際應用。RFID的特性特別適合用來作為人或物品在通路上的管控追蹤及識別。所以RFID廣泛應用在門禁控制、流程管控以及電子票券等方面。加上RFID已制定全球統一的ISO規範，同時看好RFID所帶來的商機，已有不少廠商投入相關產業的研發，近幾年在國內外推出不少與RFID相關的應用如：
相信大家對RFID這個名詞應該是既熟悉又陌生，熟悉的是它已經悄悄的散佈在你我身邊，常有機會看到或聽到這個名詞；陌生的是不知道它背後的運作原理與技術，希望透過本文的介紹，能讓大家對這個號稱是『本世紀十大重要技術項目』之一的科技產物能有更深一層的認識。
RFID 是「Radio Frequency Identification」的縮寫，中文可以稱為「無線射頻識別系統」。 通常是由感應器(Reader)和RFID標籤(Tag)所組成的系統，其運作的原理是利用感應器發射無線電波，觸動感應範圍內的RFID標籤，藉由電磁感應產生電流，供應RFID標籤上的晶片運作並發出電磁波回應感應器。以驅動能量來源區別，RFID標籤可分為主動式及被動式兩種：被動式的標籤本身沒有電池的裝置，所需電流全靠感應器的無線電波電磁感應產生，所以只有在接收到感應器發出的訊號才會被動的回應感應器；而主動式的標籤內置有電池，可以主動傳送訊號供感應器讀取，訊號傳送範圍也相對的比被動式廣。
其實RFID早已存在你我日常生活環境中，出門搭乘捷運會用到的『悠遊卡』，開車上高速公路不用停下車來繳回數票所使用的『ETC』儲值卡，去7-11買個飲料用到的”VISA WAVE”信用卡，心愛的寵物身上的植入的『寵物晶片』，商店或圖書館內的防盜晶片，回到家裡開啟大門門禁所用的”MiFare”晶片卡，這些都是RFID的實際應用。RFID的特性特別適合用來作為人或物品在通路上的管控追蹤及識別。所以RFID廣泛應用在門禁控制、流程管控以及電子票券等方面。加上RFID已制定全球統一的ISO規範，同時看好RFID所帶來的商機，已有不少廠商投入相關產業的研發，近幾年在國內外推出不少與RFID相關的應用如：
全球最大的連鎖通路商 Wal-Mart 要求其前100大上游供應商在貨品的包裝或棧板上裝置RFID標籤，以便追蹤貨品在供應鏈上的即時資訊，可降低成本及提高產品資訊的透明度；國內的裕隆汽車將RFID技術應用在汽車保養維修流程控管，車主在休息室可以清楚掌握愛車即時的處理情況及進度；三總將RFID用於病人的識別，避免給藥錯誤，大幅的提高備藥與給藥的正確性。
在電子票券的應用方面，因為RFID標籤內置的記憶體可以存放相關的識別資料，加上加密的機制即可把票券的內容安全地記錄在電子晶片中，故可廣泛應用在小額消費，以免除付現找零或信用卡簽名等麻煩。如「2006 FIFA世界盃足球賽」主辦單位與飛利浦公司合作，捨棄傳統門票，改採RFID晶片卡，此舉，除了讓球迷能快速驗證入場外，這張RFID電子門票也可以用來支付球場內其他如停車、餐飲等消費；而在國內，大部分台北人手上持有的悠遊卡所採用的MiFare晶片也是一種RFID卡。除了可以用來搭捷運、公車、貓纜及付停車費外，技術上應可用於其他生活上的小額消費。受限於國內的金融法令，悠遊卡僅能用於交通事業，未能進行小額消費的業務；但去年國內四家銀行與台北智慧卡票證公司簽約發行悠遊聯名卡，並且結合『VISA國際組織』推出的VISA WAVE功能，讓持卡人除了可以搭乘大眾運輸系統外，亦可用於便利超商消費，帶來更多方便的服務。
介紹完各種RFID實際應用，在此預告一個好消息，本校今年(96)九月新學期開始，會將校園卡換發成MiFare晶片卡，包含學生證、教職員證、校友證等校園卡都會升級成為RFID晶片卡。原有的校園卡為傳統接觸式的磁條卡，由於在使用時與讀卡機接觸多少會有磨損，且校園卡經常用於館舍的門禁控制，不少人會因為卡片無法辨識而有「卡門」的不愉快經驗，這個問題拜RFID卡非接觸的特性而不復存在。這一次除了換發卡片之外，並整合全校各館舍的門禁系統，屆時全校師生可以一卡通行全校，皮包內也可以少帶幾張卡片。除此之外，也將台北人常用的悠遊卡功能結合在校園卡內，使校園卡可以走出校園，搭乘大眾交通工具。加上與校園卡片結合，使得這張悠遊卡具有掛失的機制，卡片內的儲值的金額不會因為卡片遺失而不見，還有後續的校內外應用還在規劃中，期待能讓校園卡發揮最大的功能。
拜科技之賜，RFID讓生活更方便、更安全，想像一下去超級市場買一車的商品，只要購物車一經過感應器購物清單，帳單立即產生，不用像現在排隊等店員一一點清結帳；還有一回到家裡，周遭溫度、燈光及家電馬上變成你喜歡的設定，不用東找西找遙控器與開關；家裡的冰箱食物飲料不夠時，會自動下訂單宅配到府，不用打開冰箱發現最喜歡的可樂沒有了，這真是個方便的未來，而且這個未來已經不遠了。
介紹完各種RFID實際應用，在此預告一個好消息，本校今年(96)九月新學期開始，會將校園卡換發成MiFare晶片卡，包含學生證、教職員證、校友證等校園卡都會升級成為RFID晶片卡。原有的校園卡為傳統接觸式的磁條卡，由於在使用時與讀卡機接觸多少會有磨損，且校園卡經常用於館舍的門禁控制，不少人會因為卡片無法辨識而有「卡門」的不愉快經驗，這個問題拜RFID卡非接觸的特性而不復存在。這一次除了換發卡片之外，並整合全校各館舍的門禁系統，屆時全校師生可以一卡通行全校，皮包內也可以少帶幾張卡片。除此之外，也將台北人常用的悠遊卡功能結合在校園卡內，使校園卡可以走出校園，搭乘大眾交通工具。加上與校園卡片結合，使得這張悠遊卡具有掛失的機制，卡片內的儲值的金額不會因為卡片遺失而不見，還有後續的校內外應用還在規劃中，期待能讓校園卡發揮最大的功能。
拜科技之賜，RFID讓生活更方便、更安全，想像一下去超級市場買一車的商品，只要購物車一經過感應器購物清單，帳單立即產生，不用像現在排隊等店員一一點清結帳；還有一回到家裡，周遭溫度、燈光及家電馬上變成你喜歡的設定，不用東找西找遙控器與開關；家裡的冰箱食物飲料不夠時，會自動下訂單宅配到府，不用打開冰箱發現最喜歡的可樂沒有了，這真是個方便的未來，而且這個未來已經不遠了。
訂閱：
文章 (Atom)