科普扫盲:什么叫做通用CPU

2020-07-26 科技 165阅读
CPU又叫中央处理器,是英文单词Central Processing Unit的缩写,负责对信息和数据进行运算和处理,并实现本身运行过程的自动化。在早期的计算机当中,CPU被分成了运算器和控制器两个部分,后来由于电路集成度的提高,在微处理器问世时,就将它们都集成在一个芯片中了。需要智能控制、大量信息处理的地方就会用到CPU。
CPU有通用CPU和嵌入式CPU,通用和嵌入式的分别,主要是根据应用模式的不同而划分的。通用CPU芯片的功能一般比较强,能运行复杂的操作系统和大型应用软件。嵌入式CPU在功能和性能上有很大的变化范围。随着集成度的提高,在嵌入式应用中,人们倾向于把CPU、存储器和一些外围电路集成到一个芯片上,构成所谓的系统芯片(简称为SOC),而把SOC上的那个CPU成为CPU芯核。
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现在,指令系统的优化设计有两个截然相反的方向。一个是增强指令的功能,设置一些功能复杂的指令,把一些原来有软件实现的常用功能改用硬件的指令系统来实现,这种计算机成为复杂指令系统计算机。早期Intel的X86指令体系就是一种CISC指令结构。
RISC是Reduced Instruction Set Computer的缩写中文翻译成精简指令系统计算机,是八十年代发展起来的,尽量简化指令功能,只保留那些功能简单,能在一个节拍内执行完成的指令,较复杂的功能用一段子程序来实现,这种计算机系统成为精简指令系统计算机。目前采用RISC体系结构的处理器的芯片厂商有SUN、SGI、IBM的Power PC系列、DEC公司的Alpha系列、Motorola公司的龙珠和Power PC等等。
MIPS是世界上很流行的一种RISC处理器。MIPS的意思是"无内部互锁流水级的微处理器"(Microprocessor without interlocked piped stages),其机制是尽量利用软件办法避免流水线中的数据相关问题。他最早是在80年代初期由斯坦福(Stanford)大学Hennessy教授领导的研究小组研制出来的。MIPS公司的R系列就是在此基础上开发的RISC工业产品的微处理器。这些系列产品以为很多打计算机公司采用构成各种工作站和计算机系统。
要讲CPU,就必须先讲一下指令系统。指令系统指的是一个CPU所能够处理的全部指
令的集合,是一个CPU的根本属性。比如我们现在所用的CPU都是采用x86指令集的,他们都是同一类型的CPU,不管是PIII、Athlon或Joshua。我们也知道,世界上还有比PIII和Athlon快得多的CPU,比如Alpha,但它们不是用x86指令集,不能使用数量庞大的基于x86指令集的程序,如Windows98。之所以说指令系统是一个CPU的根本属性,是因为指令系统决定了一个CPU能够运行什么样的程序。
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