计算机组成原理（二）

原创 已于 2022-11-26 15:56:12 修改 · 967 阅读 · 2 ·
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于 2022-11-22 09:49:16 首次发布
本文深入探讨了x86和ARM两种CPU架构的差异，包括x86架构的历史发展和应用，以及ARM在嵌入式领域的广泛使用。此外，文章还介绍了CISC和RISC指令集的特点以及它们在不同场景的应用。同时，讲解了哈佛体系和冯·诺依曼体系的优缺点，并指出现代CPU中两者的融合。最后，详细阐述了CPU内部结构和指令执行的五个阶段。

本篇介绍CPU架构

一、x86架构 和 ARM架构

x86架构 

1978年6月8日，Intel发布了新款16位微处理器“8086”，也同时开创了一个新时代：x86架构诞生了。x86指的是特定微处理器执行的一些计算机语言指令集，定义了芯片的基本使用规则，一如今天的x64、IA64等。

x86_64

分别在1985年、2003年曾经由Intel开发的x86架构CPU由8位升级到16位、32位，后来又由ADM依次架构改动新一代CPU为64位，为了差别两者不同。因此64位的个人计算机CPU又被统称为x86_64架构

C51单片机采用x86技术

ARM架构

ARM架构，曾称进阶精简指令集机器（Advanced RISC Machine）更早称作Acorn RISC Machine，是一个32位精简指令集（RISC）处理器架构。还有基于ARM设计的派生产品，重要产品包括

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C51、STM32、ARM、X64、X86有什么区别？
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定义：C51是指8051系列微控制器的一个变种，通常用于嵌入式系统。8051微控制器最初由Intel在1980年代推出。架构：C51是一种8位微控制器架构，具有简单的指令集和较低的功耗。定义：STM32是STMicroelectronics推出的一系列基于ARMCortex-M内核的32位微控制器。它们是基于ARM架构的微控制器，适合各种嵌入式应用。架构：基于ARMCortex-M系列（如Cortex-M0、M3、M4、M7等）。定义。
介绍单片机架构C51
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除了性能和编程灵活性，C51系列单片机还具有丰富的外设接口和周边资源。这个系列的单片机集成了各种功能模块，如存储器、定时器、串行通信接口、I/O口等，使其成为一种功能强大、灵活性高的芯片。在家电领域，C51被用于控制和监测家用电器，如洗衣机、空调、冰箱等。总结起来，C51是一种经典的8位单片机架构，具有高性能、低功耗和广泛的应用能力。作为一种成熟并且广泛应用的单片机，C51在学习、教学和实际应用中都具有重要的意义。此外，由于其低功耗设计，C51系列单片机在节能和延长电池寿命的应用中非常受欢迎。
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3.stm32：stm32通常是指意法半导体公司（英文简称ST）生产的基于ARM7系列中结构设计的芯片，您后面学习用到的芯片很可能是基于ARM7中的Cortex-M3内核的超低功耗产品，是32位的单片机，功能比51单片机强大的多，如BearPI-HM-Nano等就是STM32。2.51：我们提到的51主要就是指51单片机，是上一代人们学习单片机时的首选，型号包括8051/8052/8058等，简称51单片机，是一种8位的单片机，上面介绍到的stm32、51都是单片机的范畴。
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单片微型计算机简称单片机，简单来说就是集CPU（运算、控制）、RAM（数据存储-内存）、ROM（程序存储）、输入输出设备（串口、并口等）和中断系统处于同一芯片的器件，在我们自己的个人电脑中，CPU、RAM、ROM、I/O这些都是单独的芯片，然后这些芯片被安装在一个主板上，这样就构成了我们的PC主板，进而组装成电脑，而单片机只是将这所有的集中在了一个芯片上而已（一个集成封装样式的芯片就是一台pc，不要把那个开发板电路板也算进去）。
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Copyright 2015 张智鹏 说明:本文为阅读《x86汇编语言-从实模式到保护模式》之后所做笔记x86架构历史简述 x86架构结构简述 1 x86-16 11 8086内部结构 8086处理器内部结构图 执行部件EU 组成 功能 总线接口单元BIU 组成 功能 12 8086寄存器结构 2 x86-32 21 80386内部结构 80386内部结构图 22 80386内部寄存器 通用寄存器
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51单片机硬件结构 51单片机不同于冯▪诺依曼结构的8086CPU，它是哈佛结构。(哈佛结构和冯诺依曼结构的异同点）.如图所示51系列单片机同样是三总线结构，图中P0.0~P0.7 + P2.0~P2.7组成了16位的地址总线（所以51单片机的可寻址空间为2^16Byte），P0.0~P0.7复用为8位的数据总线，P3.6(WR)和P3.7(RD)、ALE引脚配合一些普通IO口组成控制
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尽管C51单片机在处理性能和存储容量方面相对有限，但由于其稳定性、低成本和简单性，仍然在一些低要求的嵌入式应用中得到广泛应用。C51单片机，也称为8051单片机，是一种经典的8位嵌入式微控制器，最早由英特尔（Intel）在上世纪80年代初开发。在C51单片机的情境中，位宽通常指的是8位，这意味着每个数据单元由8个二进制位组成。C51单片机的架构是一种典型的8位哈佛结构架构，这意味着它具有分开的程序存储器（Code Memory）和数据存储器（Data Memory）。
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