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發(fā)布時間:2020-08-06 19:13  






在計算機體系結構中,CPU 是對計算機的所有硬件資源(如存儲器、輸入輸出單元) 進行控制調配、執(zhí)行通用運算的核心硬件單元。CPU 是計算機的運算和控制核心。計算機系統(tǒng)中所有軟件層的操作,終都將通過指令集映射為CPU的操作。


由于CPU訪問內存以得到指令或數(shù)據(jù)的時間要比執(zhí)行指令花費的時間長很多,因此在CPU內部提供了一些用來保存關鍵變量、臨時數(shù)據(jù)等信息的通用寄存器。所以,CPU需要提供 一些特定的指令,使得可以從內存中讀取數(shù)據(jù)存入寄存器以及可以將寄存器數(shù)據(jù)存入內存。






CPU有強大的算術運算單 元,可以在很少的時鐘周期內完成算術計算。同時,有很大的緩存可以保存很多數(shù)據(jù)在里面。此外,還有復雜的邏輯控制單元,當程序有多個分支的時候, 通過提供分支預測的能力來降低延了時。GPU是基于大的吞吐量設計,有很多的算術運算單元和很少的緩存。同時GPU支持大量的線程同時運行,如果他們需要訪問同一個數(shù)據(jù),緩存會合并這些訪問,自然會帶來延了時的問題。盡管有延了時,但是因為其算術運算單元的數(shù)量龐大,因此能夠達到一個非常大的吞吐量的效果。




CPU控制技術的主要形式,插入控制。CPU 對于操作控制信號的產生,主要是通過指令的功能來實現(xiàn)的,通過將指令發(fā)給相應部件,達到控制這些部件的目的。實現(xiàn)一條指令功能,主要是通過計算機中的部件執(zhí)行一序列的操作來完成。較多的小控制元件是構建集中處理模式的關鍵,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寄存器上的一個二進制位來控制的。內核態(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。




關于CPU的多核和多線程

1、CPU的物理個數(shù)由主板上的插槽數(shù)量決定,每個CPU可以有多核心,每核心可能會有多線程。

2、多核CPU的每核(每核都是一個小芯片),在OS看來都是一個獨立的CPU。

3、對于超線程CPU來說,每核CPU可以有多個線程(數(shù)量是兩個,比如1核雙線程,2核4線程,4核8線程),每個線程都是一個虛擬的邏輯CPU(比如windows下是以邏輯處理器的名稱稱呼的),而每個線程在OS看來也是獨立的CPU。






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