第十二章 微处理器.ppt

第十二章微处理器
中央处理器中包括运算器和控制器两个基本部分。
运算器:运算器又称算术逻辑单元(Arithmetic Logic Unit,简称ALU),是计算机对数据进行加工处理的部件,它的主要功能是对二进制数码进行加、减、乘、除等算术运算和与、或、非等基本逻辑运算,实现
逻辑判断。运算器在控制器的控制下实现其
功能,运算结果由控制器指挥送到内存储器
中。
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控制器:控制器主要由指令寄存器、译码器、程序计数器和操作控制器等组成,控制器是用来对计算机各部件进行控制并协调输入、输出操作或对内存的访问,并使整个处理过程有条不紊地进行。它的基本功能就是从内存中读取指令和执行指令,即控制器按程序计数器指出的指令地址从内存中取出该指令进行译码,然后根据该指令功能向有关部件发出控制命令,执行该指令。另外,控制器在工作过程中,还要接受各部件反馈回来的信息。
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主频是CPU的时钟频率,主频的单位是MHz或GHz。主频越高,微处理器的运算速度越快。
字长是指微处理器可以同时处理的二进制数据的位数。人们通常所说的16位机、32位机
就是指该微机中的微处理器可以同时处理16位、32位的二进制数据。
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微处理器是怎么工作的?
 微处理器可以执行汇集起来的机器指令,并告诉处理器应该做什么。根据这些指令,处理器可以做三件基本的事情:·         使用它的ALU(算术/逻辑单元),微处理器可以进行加、减、乘、除等算术运算。在大量浮点数的时候,现代的微处理器还包括完全的浮点处理器能够相当熟练地对浮点数进行运算。·         微处理器可以把数据从内存位置移到其它的地方。·         微处理器可以作出判断,然后根据这些判断跳转到新的指令集
第十二章微处理器
第十二章微处理器
微处理器是计算机系统的核心部件,微处理器设计技术被认为是计算机领域最核心、难度最高的技术。在2001年Intel开发出Pentium 4微处理器,一直应用到现在,被认为是最成功的微处理器之一。过去的微处理器主频大多比较低,不断提高主频、降低线宽、采用超流水、多发射等技术,自从Pentium 4推出之后,主频持续增长在物理设计上出现了一些困难。特别是处理器性能增长速度远低于处理器主频的增长速度。以Intel公司微处理器发展历史为例,从486发展到Pentium 4,处理器主频提高15倍,但性能才提高5倍。另外传统的提高性能方法易导致芯片面积增大、功耗过大、晶体管数量过多等一系列问题。
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计算结果表明,微处理器主频存在极限,极限值约为7250MHz;这一极限值大约在2020年左右基本达到,而在2040年完全达到。从2020年以后微处理