处理器介绍

流水线原理

一条指令运行的阶段：取指、译码、执行、访存、写回、更新PC。

CPU在每个时间周期执行一条指令。

每个时钟周期开始时，状态元素（程序计数器、条件码寄存器、寄存器文件以及数据存储器）是根据前一条指令设置的。信号传播通过组合逻辑，创建出新的状态元素的值。在下一个周期开始时，这些值会被加载到状态元素中。

 

自助餐厅：允许多个顾客同时经过系统，而不是要等到一个用户完成了所有从头到尾的过程，才让下一个开始。顾客按照相同的顺序经过各个阶段，即使他们并不需要某些菜。

流水线化可增加系统的吞吐量，即单位时间向服务的顾客总数，不过它也会轻微地增加延迟，即服务一个用户所需要的时间。如自助餐厅中一个只需要沙拉的顾客。

 

在流水线系统中，从头到尾执行一条指令所需要的时间称为延迟。

在流水线系统中，运行时钟的速率是由最慢阶段的延迟限制的，因此对硬件设计者来说，将系统计算设计划分成一组具有相同延迟的阶段是一个严峻的挑战。

 

多核处理器的到来

一个处理器的功耗：P=fcv    (f-主频 ,  c-电容 ,  v-电压)

21世纪初，计算机发展遇到了“能量墙”，如果继续增加CPU的时钟频率，那么芯片的功耗会太大，解决方法是用多个小处理器核取代单个大处理器，所有核的总面积不变。