计算机硬件——中央处理单元(CPU)

本文详细介绍了计算机组成结构中的核心组件——中央处理器(CPU),包括其功能(如程序控制、数据处理、中断处理)、组成(运算器、控制器和寄存器组),以及内总线的作用。还提到了程序员如何通过汇编语言操作寄存器。

计算机组成结构(Computer Architecture)源于冯·诺伊曼计算机结构,该结构成为现代计算机系统发展的基础。将计算机硬件划分为5个部分:处理器、存储器、总线、接口外部设备

1. 处理器(Central Proccessing Unit,CPU)

1.1 CPU的功能

  • 程序控制
    CPU通过执行指令来控制程序的执行顺序,这是CPU的重要功能。
  • 操作控制
    一条指令功能的实现需要若干操作信号配合来完成,CPU产生每条指令的操作信号并将操作信号送往对应的部件,控制相应的部件按指令的功能要求进行操作。
  • 时间控制
    CPU对各种操作进行时间上的控制,即指令执行过程中操作信号的出现时间、持续时间及出现的时间顺序都需要进行严格控制。
  • 数据处理
    CPU通过对数据进行算术运算及逻辑运算等方式进行加工处理,数据加工处理的结果被人们所利用。所以,对数据的加工处理也是CPU最根本的任务。

此外,CPU还需要对系统内部和外部的中断或异常做出响应,进行相应的处理。

1.2 CPU的组成

  • 运算器
    执行所有的算术运算,比如加减乘除等;执行所有的逻辑运算并进行逻辑测试,如与或非比较等。概括:数据加工、算数运算、逻辑运算。
单元缩写功能
算术逻辑单元ALU实现对数据的算术和逻辑运算
累加寄存器 (考点)AC运算结果或源操作数的存放区
数据缓冲寄存器DR暂时存放内存的指令或数据
状态条件寄存器PSW保存指令运行结果的条件码内容,如溢出标志等
  • 控制器
    控制整个CPU的工作,最为重要。概括:保证指令执行、处理异常事件。
单元缩写功能
指令寄存器IR暂存CPU执行指令
程序计数器 (考点)PC存放指令执行地址
地址寄存器AR保存当前CPU所访问的内存地址
指令译码器ID分析指令操作码
  • 寄存器组
    保存程序的中间结果。
  • 内总线
    用于各类芯片内部互连,传输地址和数据,也可称为片上总线(On-Chip Bus)或片内总线。

注意,程序员可以通过汇编语言对寄存器进行操作。

【论文复现】一种基于价格弹性矩阵的居民峰谷分时电价激励策略【需求响应】(Matlab代码实现)内容概要:本文介绍了一种基于价格弹性矩阵的居民峰谷分时电价激励策略,旨在通过需求响应机制优化电力系统的负荷分布。该研究利用Matlab进行代码实现,构建了居民用电行为与电价变动之间的价格弹性模型,通过分析不同时间段电价调整对用户用电习惯的影响,设计合理的峰谷电价方案,引导用户错峰用电,从而实现电网负荷的削峰填谷,提升电力系统运行效率与稳定性。文中详细阐述了价格弹性矩阵的构建方法、优化目标函数的设计以及求解算法的实现过程,并通过仿真验证了所提策略的有效性。; 适合人群:具备一定电力系统基础知识和Matlab编程能力,从事需求响应、电价机制研究或智能电网优化等相关领域的科研人员及研究生。; 使用场景及目标:①研究居民用电行为对电价变化的响应特性;②设计并仿真基于价格弹性矩阵的峰谷分时电价激励策略;③实现需求响应下的电力负荷优化调度;④为电力公司制定科学合理的电价政策提供理论支持和技术工具。; 阅读建议:建议读者结合提供的Matlab代码进行实践操作,深入理解价格弹性建模与优化求解过程,同时可参考文中方法拓展至其他需求响应场景,如工业用户、商业楼宇等,进一步提升研究的广度与深度。
针对TC275微控制器平台,基于AUTOSAR标准的引导加载程序实现方案 本方案详细阐述了一种专为英飞凌TC275系列微控制器设计的引导加载系统。该系统严格遵循汽车开放系统架构(AUTOSAR)规范进行开发,旨在实现可靠的应用程序刷写与启动管理功能。 核心设计严格遵循AUTOSAR分层软件架构。基础软件模块(BSW)的配置与管理完全符合标准要求,确保了与不同AUTOSAR兼容工具链及软件组件的无缝集成。引导加载程序本身作为独立的软件实体,实现了与上层应用软件的完全解耦,其功能涵盖启动阶段的硬件初始化、完整性校验、程序跳转逻辑以及通过指定通信接口(如CAN或以太网)接收和验证新软件数据包。 在具体实现层面,工程代码重点处理了TC275芯片特有的多核架构与内存映射机制。代码包含了对所有必要外设驱动(如Flash存储器驱动、通信控制器驱动)的初始化与抽象层封装,并设计了严谨的故障安全机制与回滚策略,以确保在软件更新过程中出现意外中断时,系统能够恢复到已知的稳定状态。整个引导流程的设计充分考虑了时序确定性、资源占用优化以及功能安全相关需求,为汽车电子控制单元的固件维护与升级提供了符合行业标准的底层支持。 资源来源于网络分享,仅用于学习交流使用,请勿用于商业,如有侵权请联系我删除!
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