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cpu的三大結構

圖文 更新时间:2024-07-23 07:15:40

cpu的三大結構? 中央處理器主要由運算器、控制器、寄存器三部分組成,顧名思義運算器就是起着運算的作用,控制器就是負責發出CPU每條指令所需要的信息,寄存器就是保存運算或者指令的一些臨時文件,這樣可以保證更高的速度,我來為大家科普一下關于cpu的三大結構?下面希望有你要的答案,我們一起來看看吧!

cpu的三大結構(一文了解CPU結構)1

cpu的三大結構

中央處理器主要由運算器、控制器、寄存器三部分組成,顧名思義運算器就是起着運算的作用,控制器就是負責發出CPU每條指令所需要的信息,寄存器就是保存運算或者指令的一些臨時文件,這樣可以保證更高的速度。

從CPU發明到現在,有非常多種架構,從我們熟悉的x86、ARM,到不太熟悉的MIPS、IA64等,它們之間的差距都非常大。但是如果從最基本的邏輯角度來分類的話,它們可以被分為兩大類,即所有的“複雜指令集”與“精簡指令集”系統,也就是經常看到的“CISC”與“RISC”。

“指令集”與“體系結構”這兩個術語是同義詞。x86、ARM、MIPS算是是目前最常見也相對最知名的處理器架構。 ·

x86架構

x86是英特爾首先開發制造的一種微處理器體系結構的泛稱。該系列較早期的處理器名稱是以數字來表示,并以“86”作為結β,包括Intel 8086、80186、80286、80386以及80486,因此其架構被稱為“x86”。

x86架構于1978年推出的Intel 8086中央處理器中首度出現,它是從Intel 8008處理器中發展而來的,而8008則是發展自Intel 4004的。8086在三年後為IBM PC所選用,之後x86便成為了個人電腦的标準平台,成為了曆來最成功的CPU架構。 8086是16位元處理器;直到1985年32位元的80386的開發,這個架構都維持是16位元。接着一系列的處理器表示了32位元架構的細微改進,推出了數種的擴充,直到2003年AMD對于這個架構發展了64位元的擴充,并命名為AMD64。後來Intel也推出了與之兼容的處理器,并命名為Intel 64。兩者一般被統稱為x86-64或x64,開創了x86的64位時代。

Intel早在1990年代就與惠普合作提出了一種用在安騰系列處理器中的獨立的64位架構,這種架構被稱為IA-64。IA-64是一種嶄新的架構,和x86架構完全沒有相似性。

x86架構是重要地可變指令長度的CISC。字組(word, 4字節)長度的内存存取允許不對齊内存位址,字組是以低位字節在前的順序儲存在内存中。向後相容性一直都是在x86架構的發展背後一股驅動力量(設計的需要決定了這項因素而常常導緻批評,尤其是來自對手處理器的擁護者和理論界,他們對于一個被廣泛認為是落後設計的架構的持續成功感到不解)。但在較新的微架構中,x86處理器會把x86指令轉換為更像RISC的微指令再予執行,從而獲得可與RISC比拟的超标量性能,而仍然保持向前兼容。

如今,我們面前的PC機基本都是x86架構計算機。如果你想嘗試其他架構的計算機,首先要考慮的是是否放棄Windows系統。(注:Windows 8 起,微軟開始支持x86和ARM兩種架構) 。

ARM架構

ARM架構(過去稱作進階精簡指令集機器(Advanced RISC Machine),更早稱作Acorn RISC Machine)是一個32位元精簡指令集(RISC) 中央處理器(processor)架構,其廣泛地使用在許多嵌入式系統(embedded)設計。由于節能的特點,ARM處理器非常适用于移動通訊領域,符合其主要設計目标為低耗電的特性。在今日,ARM家族占了所有32位元嵌入式處理器75%的比例,使它成為占全世界最多數的32位元架構之一。ARM處理器可以在很多消費性電子産品上看到,從可攜式裝置(PDA、移動電話、多媒體播放器、掌上型電玩,和計算機)到電腦周邊設備(硬盤、桌上型路由器)甚至在導彈的彈載計算機等軍用設施中都有他的存在。在此家族中衍伸的重要産品還包括Marvell的XScale架構和德州儀器的OMAP系列。

ARM架構包含了下述RISC特性:

1、讀取/儲存 架構。

2、正交指令集(任意存取指令可以任意的尋址方式存取數據Orthogonal instruction set)

3、大量的16 × 32-bit 寄存器陣列(register file)。

4、固定的32 bits 操作碼(opcode)長度,降低編碼數量所産生的耗費,減輕解碼和流水線化的負擔。

5、大多均為一個CPU周期執行。

MIPS架構

MIPS架構是一種采取精簡指令集(RISC)的處理器架構,1981年出現,由MIPS科技公司開發并授權,廣泛被使用在許多電子産品、網絡設備、個人娛樂裝置與商業裝置上。其機制是盡量利用軟件辦法避免流水線中的數據相關問題。它最早是在80年代初期由斯坦福大學Hennessy教授領導的研究小組研制出來的。MIPS公司的R系列就是在此基礎上開發的RISC工業産品的微處理器。這些系列産品為很多計算機公司采用構成各種工作站和計算機系統。

MIPS是出現最早的商業RISC架構芯片之一。MIPS的系統結構及設計理念比較先進,強調軟硬件協同提高性能,同時簡化硬件設計。

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