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發(fā)布時間:2020-08-08 14:47  






CPU作為計算機系統(tǒng)的運算和控制核心,是信息處理、程序運行的終執(zhí)行單元。CPU 自產(chǎn)生以來,在邏輯結(jié)構(gòu)、運行效率以及功能外延上取得了巨大發(fā)展。CPU是計算機的大腦。

程序的運行過程,實際上是程序涉及到的、未涉及到的一大堆的指令的執(zhí)行過程。當(dāng)程序要執(zhí)行的部分被裝載到內(nèi)存后,CPU要從內(nèi)存中取出指令,然后指令解了碼(以便知道類型和操作數(shù),簡單的理解為CPU要知道這是什么指令),然后執(zhí)行該指令。再然后取下一個指令、解了碼、執(zhí)行,以此類推直到程序退出。




CPU,是電子計算機的主要設(shè)備之一,電腦中的核心配件。其功能主要是解釋計算機指令以及處理計算機軟件中的數(shù)據(jù)。CPU是計算機中負(fù)責(zé)讀取指令,對指令譯碼并執(zhí)行指令的核心部件。每個CPU都有一套自己可以執(zhí)行的專門的指令集(注意,這部分指令是CPU提供的,CPU-Z軟件可查看)。正是因為不同CPU架構(gòu)的指令集不同,使得x86處理器不能執(zhí)行ARM程序,ARM程序也不能執(zhí)行x86程序。(Intel和AMD都使用x86指令集,手機絕大多數(shù)使用ARM指令集)。




CPU有強大的算術(shù)運算單 元,可以在很少的時鐘周期內(nèi)完成算術(shù)計算。同時,有很大的緩存可以保存很多數(shù)據(jù)在里面。此外,還有復(fù)雜的邏輯控制單元,當(dāng)程序有多個分支的時候, 通過提供分支預(yù)測的能力來降低延了時。GPU是基于大的吞吐量設(shè)計,有很多的算術(shù)運算單元和很少的緩存。同時GPU支持大量的線程同時運行,如果他們需要訪問同一個數(shù)據(jù),緩存會合并這些訪問,自然會帶來延了時的問題。盡管有延了時,但是因為其算術(shù)運算單元的數(shù)量龐大,因此能夠達(dá)到一個非常大的吞吐量的效果。




用戶態(tài)的CPU,只允許執(zhí)行指令集中的部分指令。一般而言,IO相關(guān)和把內(nèi)存保護(hù)相關(guān)的所有執(zhí)行在用戶態(tài)下都是被禁止的,此外其它一些特權(quán)指令也是被禁止的,比如用戶態(tài)下不能將PSW的模式設(shè)置控制位設(shè)置成內(nèi)核態(tài)。


控制器之所以知道數(shù)據(jù)放哪里、做什么運算(比如是做加法還是邏輯運算?)都是由指令告訴控制器的,每個指令對應(yīng)一個基本操作,比如加法運算對應(yīng)一個指令。例如,將兩個MDR寄存器(保存了來自內(nèi)存的兩個數(shù)據(jù))中的值拷貝到ALU中,然后根據(jù)的操作指令執(zhí)行加法運算,將運算結(jié)果拷貝會一個MDR寄存器中,后寫入到內(nèi)存。





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