第2章组成原理-31.ppt

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中央处理器
(CentralProcessingUnit)
CPU(一颗奔腾的芯)
CPU内部包括:
运算器
控制器
寄存器
高速缓冲存储器Cache
CPU的散热
电源(5V)接口
奔腾CPU
风扇
(CPU)
(1)运算器(ArithmeticLogicUnit--ALU)
算术逻辑部件(ALU)
寄存器组
(2)控制器(Controller)
程序计数器(PC)
指令寄存器(IR)
中断处理器
指令译码器
时钟发生器
控制信号器
中央处理器(CPU)
(3)CPU指令执行过程
指令执行步骤:
简单归纳为“取指令”,“指令译码”,“执行指令”
(1)指令预取部件访问指令cache(内存)提取一条指令。如快存中无,向总线接口部件发出请求,要求访问存储器取得一条指令
(2)总线接口部件在总线空闲时,通过总线取出一条指令放入cache和指令预取部件。
(3)指令译码部件从指令预取部件中取得该指令,对指令中的操作码进行译码。
(4)地址转换与管理部件计算出所使用的操作数的地址,通过总线从存储器中取得操作数。
(5)运算器完成运算处理,并按结果设置处理器的状态标志。
(6)需要时,把运算结果保存到指定的寄存器或内存单元。
修改指令地址,供执行下一条指令时使用
(4)CPU主要技术参数
字长(位):运算器和寄存器的宽度(Corei7的字长为64位)
主频(MHz):CPU工作的时钟频率
运算速度(MIPS):每秒钟完成整数运算次数
Cache的容量和速率
迅驰
酷睿
当前PC使用的CPU芯片共有4大品种:
(1)奔腾(Pentium):包括奔腾4*、奔腾M*、奔腾D*、奔腾至尊*和奔腾双核系列;
(2)酷睿(Core):包括酷睿2双核(Core2Duo)、酷睿2至尊(Core2Extreme)、酷睿2四核(Core2Quad)和Corei7/i5/i3处理器系列;
(3)赛扬(Celeron):包括赛扬*、赛扬D*和赛扬双核系列(赛扬可以看作是奔腾或Core2的简化版);
(4)凌动(Atom):属于超低电压處理器系列,主频不高,功耗较小,大多使用于上网本或移动终端设备
(*截止到2019年6月已经停产的处理器型号)
个人计算机使用的CPU
它通常采用与CPU速度相接近的SRAM。其工作方法是将当前频繁访问的指令和要处理的数据复制到Cache中,CPU读写时,首先访问Cache,减少访问内存的次数,提高程序运行速度。
CPU
Cache
内存
(5)Cache(高速缓冲存储器/快存)
CPU使用的Cache是用SRAM组成的一种高速缓冲存储器,下列叙述中,正确的是
A、从功能上看,Cache实质上是CPU寄存器的扩展
B、Cache的存储速度接近于主存的存取速度
C、Cache的主要功能是提高主存和外存之间数据交换的速度
D、Cache中的数据是主存中很小一部分内容的副本
练****br/>为什么要采用多核技术?
处理器设计的均衡因素:性能、功耗和成本
单核的局限性双核的优势
仅靠主频驱动
性能
由主频和每时钟周期所执行的指令数来实现
主频超过2GHz时功耗超过100w,内核温度达摄氏70度.
功耗
平衡性能与功耗
封装和测试占总成本的20~50%,I/O通常占晶片面积的15~20%
成本
双核共享封装和I/O时总成本下降
揭开外壳后的PentiumD处理器
主要内容