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發(fā)布時(shí)間:2020-07-23 07:15  





程序的運(yùn)行過(guò)程,實(shí)際上是程序涉及到的、未涉及到的一大堆的指令的執(zhí)行過(guò)程。當(dāng)程序要執(zhí)行的部分被裝載到內(nèi)存后,CPU要從內(nèi)存中取出指令,然后指令解了碼(以便知道類(lèi)型和操作數(shù),簡(jiǎn)單的理解為CPU要知道這是什么指令),然后執(zhí)行該指令。再然后取下一個(gè)指令、解了碼、執(zhí)行,以此類(lèi)推直到程序退出。
因?yàn)镃PU有大量的緩存和復(fù)雜的邏輯控制單元,因此它非常擅長(zhǎng)邏輯控制、串行的運(yùn)算。相比較而言,GPU因?yàn)橛写罅康乃阈g(shù)運(yùn)算單元,因此可以同時(shí)執(zhí)行大量的計(jì)算工作,它所擅長(zhǎng)的是大規(guī)模的并發(fā)計(jì)算, 計(jì)算量大但是沒(méi)有什么技術(shù)含量,而且要重復(fù)很多次。這樣一說(shuō),我們利用GPU來(lái)提高程序運(yùn)算速度的方法就顯而易見(jiàn)了。使用CPU來(lái)做復(fù)雜的邏輯控制,用GPU來(lái)做簡(jiǎn)單但是量大的算術(shù)運(yùn)算,就能夠大大地提高程序的運(yùn)行速度。
CPU控制技術(shù)的主要形式,插入控制。CPU 對(duì)于操作控制信號(hào)的產(chǎn)生,主要是通過(guò)指令的功能來(lái)實(shí)現(xiàn)的,通過(guò)將指令發(fā)給相應(yīng)部件,達(dá)到控制這些部件的目的。實(shí)現(xiàn)一條指令功能,主要是通過(guò)計(jì)算機(jī)中的部件執(zhí)行一序列的操作來(lái)完成。較多的小控制元件是構(gòu)建集中處理模式的關(guān)鍵,目的是為了更好的完成CPU數(shù)據(jù)處理操作。
除了嵌入式系統(tǒng),多數(shù)CPU都有兩種工作模式:內(nèi)核態(tài)和用戶態(tài)。這兩種工作模式是由PSW寄存器上的一個(gè)二進(jìn)制位來(lái)控制的。內(nèi)核態(tài)的CPU,可以執(zhí)行指令集中的所有指令,并使用硬件的所有功能。
用戶態(tài)的CPU,只允許執(zhí)行指令集中的部分指令。一般而言,IO相關(guān)和把內(nèi)存保護(hù)相關(guān)的所有執(zhí)行在用戶態(tài)下都是被禁止的,此外其它一些特權(quán)指令也是被禁止的,比如用戶態(tài)下不能將PSW的模式設(shè)置控制位設(shè)置成內(nèi)核態(tài)。
控制器之所以知道數(shù)據(jù)放哪里、做什么運(yùn)算(比如是做加法還是邏輯運(yùn)算?)都是由指令告訴控制器的,每個(gè)指令對(duì)應(yīng)一個(gè)基本操作,比如加法運(yùn)算對(duì)應(yīng)一個(gè)指令。例如,將兩個(gè)MDR寄存器(保存了來(lái)自內(nèi)存的兩個(gè)數(shù)據(jù))中的值拷貝到ALU中,然后根據(jù)的操作指令執(zhí)行加法運(yùn)算,將運(yùn)算結(jié)果拷貝會(huì)一個(gè)MDR寄存器中,后寫(xiě)入到內(nèi)存。