处理器基本知识

本文详细介绍了处理器的基础概念,如处理器的基本组成、工作过程、指令集类型(CISC与RISC),以及处理器技术(多线程与多核心)的发展,并讨论了处理器架构的重要性。

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关于计算机的几个概念:

处理器:超大规模集成电路,就是模电里说的集成电路,不同的是它所要做的就是处理机器码,对应机器码的不同做出不同的处理。比较出名的处理器厂商有inter ,AMD ,IBM,以及ARM~~  其中inter主要是PC机上,而ARM主要在手机上。

处理器:Center Process Unit  - > 中央处理器 具有运算器跟控制器功能的大规模集成电路。

处理器的基本组成包括:  

1.运算器(ALU,Arithmetic Logic Unit)

2.高速缓存储器(Cache)

3.实现ALU与Data联系的Data

4.控制及状态总线(Bus)

处理器工作过程:比如我们写的C语言代码亦或者是汇编代码,在通过编译器编译成机器码后发送给内存,而处理器就是从内存里拿那些机器码来一条一条执行,具体执行过程如下

取址,译码,执行--》CUP上处理数据通过这种三级流水线操作来实现机器码内部的功能  不排除有些CPU有多于3级的流水线(多一级流水线就多一个准备,会提升执行质量与效率),但这三个流水线是必须存在的

每一级流水线要做的工作如下:

取址:从存储器中找到机器码

译码:把机器码翻译成有意义的片段

执行:执行所翻译后的代码段 

 

指令集:就是CPU能够识别的有意义的机器码段的集合(举个例子,比如机器码0X000112120780,CPU会读取这个机器码,然后再对比自己的指令集,查出这个机器码具体要做什么,而这具体要做什么的信息的集合就是指令集)。主要有它们之间的区别 前两者主要是指令长度,其实RISC指令集是从CISC指令集里比较常用的指令的一个集合,ARM就是用RISC,而X86是用CISC,其实RISC是从CISC中提炼出来的,但通过RISC指令间的配合也能实现CISC中的指令。

1.CISC指令集,也称为复杂指令集,英文名是CISC(Complex Instruction Set Computer) 使用此类指令集的CPU用 inter 的X86

2.RISC指令集,精简指令集,英文名(Reduced Instruction Set Computing ) 使用此类指令集的CPU用ARM大多数芯片

3.IA-64指令集,精确并行指令计算机。

 

处理器技术:如何让处理器更加高效的工作。

多线程,简称SMT,线程其实就是正在运行的程序。而多线程就是让多个程序同时在CPU上跑,当然我们知道单核CUP一次只能执行一个程序的,那么我们要如何才能够让多个程序在一个CPU上跑?道理很简单,就是你跑一下,我再跑一下。让多个线程一个跑一下,由于跑的很快,所以我们使用者是不会感觉他们之间的停顿的,也就是说,我们会认为他们同时在跑。

多核心,简称CMP(Chip Multiprocessors,简称CMP ),单芯片多处理器,就是多个处理器在同一个芯片中,可以这样做的原因是元器件越来越小制成越来越高,这样做可以节省芯片体积,又能提高程序运行效率。这就是我们的手机为什么越多核卖的又并不是很贵的原因,当然也并不是越多核心越好,这个买多核心手机的人应该可以体会,因为指令分在不同处理器里运行,虽然增加了它的执行效率但是最后要把它们的数据组装起来也是要费一番功夫的,所以并不是越多核心越好。

 

处理器架构:处理器架构代表了各个部件的排列组合方式,处理器就像是计算机的心脏,它除了可以运算一些东西外其实也不会什么,真正要把它计算出来的东西实现出来的还是要依靠外面的设备。而如何把CPU跟外面的设备有序的链接起来就是处理器架构要做的事情了。处理器架构是有一些规范的,没有规范的话,拿给别人用别人也不知道怎么用,现在主流的处理器架构分为两类:一个是intel系列CPU,另一个是AMD系列CPU,了解这些架构对于这些架构怎么用以后把CPU的说明书拿来看就清楚了。


处理器小新闻:就中国国内来说还没有哪家公司独立研发出来,比较搞笑的例子倒是有几个,比如说“汉芯”,还有“龙芯”。稍微百度了下,华为设计的芯片海思当然这也是源于ARM的设计架构实现的

生产芯片公司 

英特尔(美国加州

飞思卡尔 (美国德州

德州仪器 (美国)

高通 (美国加利福尼亚)

联发科 (台湾)

三星  (韩国)

华为 (中国)

意法半导体 (瑞士日内瓦

东芝  (日本)

摩托罗拉 (美国伊利诺伊)


 

 

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