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發(fā)布時間:2020-07-23 10:41  





CPU主要包括兩個部分,即控制器、運算器,其中還包括高速緩沖存儲器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制的總線。電子計算機三大核心部件就是CPU、內(nèi)部存儲器、輸入/輸出設(shè)備。CPU的功效主要為處理指令、執(zhí)行操作、控制時間、處理數(shù)據(jù)。
注:指令集的軟硬件層次之分:硬件指令集是硬件層次上由CPU自身提供的可執(zhí)行的指令集合。軟件指令集是指語言程序庫所提供的指令,只要安裝了該語言的程序庫,指令就可以執(zhí)行。
CPU出現(xiàn)于大規(guī)模集成電路時代,處理器架構(gòu)設(shè)計的迭代更新以及集成電路工藝的不斷提升促使其不斷發(fā)展完善。從初專用于數(shù)學計算到廣泛應(yīng)用于通用計算,從4位到8位、16位、32位處理器,后到64位處理器,從各廠商互不兼容到不同指令集架構(gòu)規(guī)范的出現(xiàn),CPU 自誕生以來一直在飛速發(fā)展。
為了改善性能,CPU已經(jīng)不是單條取指-->解了碼-->執(zhí)行的路線,而是分別為這3個過程分別提供獨立的取值單元,解了碼單元以及執(zhí)行單元。這樣就形成了流水線模式。
因為CPU有大量的緩存和復雜的邏輯控制單元,因此它非常擅長邏輯控制、串行的運算。相比較而言,GPU因為有大量的算術(shù)運算單元,因此可以同時執(zhí)行大量的計算工作,它所擅長的是大規(guī)模的并發(fā)計算, 計算量大但是沒有什么技術(shù)含量,而且要重復很多次。這樣一說,我們利用GPU來提高程序運算速度的方法就顯而易見了。使用CPU來做復雜的邏輯控制,用GPU來做簡單但是量大的算術(shù)運算,就能夠大大地提高程序的運行速度。
CPU控制技術(shù)的主要形式,時間控制。將時間定時應(yīng)用于各種操作中,就是所謂的時間控制。在執(zhí)行某一指令時,應(yīng)當在規(guī)定的時間內(nèi)完成,CPU的指令是從高速緩沖存儲器或存儲器中取出,之后再進行指令譯碼操作,主要是在指令寄存器中實施,在這個過程中,需要注意嚴格控制程序時間。
更優(yōu)化的CPU架構(gòu)是superscalar架構(gòu)(超標量架構(gòu))。這種架構(gòu)將取指、解了碼、執(zhí)行單元分開,有大量的執(zhí)行單元,然后每個取指 解了碼的部分都以并行的方式運行。比如有2個取指 解了碼的并行工作線路,每個工作線路都將解了碼后的指令放入一個緩存緩沖區(qū)等待執(zhí)行單元去取出執(zhí)行。