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CPU�(nèi)�
閱讀�9224時間�2010-11-16 10:45:44

  核心(Die)又稱為�(nèi)�,是CPU最重要的組成部分。CPU中心那塊隆起�芯片就是核心,是�單晶�以一定的生產(chǎn)工藝制造出來的,CPU所有的計算、接�/存儲命令、處理數(shù)�(jù)都由核心�(zhí)行。各種CPU核心都具有固定的邏輯�(jié)�(gòu),一級緩�、二級緩�、執(zhí)行單�、指令級單元�總線接口等邏輯單元都會有科學(xué)的布局�

簡介

  甚至同一種核心都會有不同版本的類型(例如Northwood核心就分為B0和C1等版本),核心版本的變更是為了修正上一版存在的一些錯�,并提升一定的性能,而這些變化普通消費者是很少去注意的。每一種核心類型都有其相應(yīng)的制造工藝(例如0.25um�0.18um�0.13um以及0.09um等)、核心面積(這是決定CPU成本的關(guān)鍵因�,成本與核心面積基本上成正比)、核心電�、電流大小、晶體管�(shù)�、各級緩存的大小、主頻范圍、流水線架構(gòu)和支持的指令集(這兩點是決定CPU實際性能和工作效率的�(guān)鍵因素)、功耗和�(fā)熱量的大小、封裝方式(例如S.E.P、PGA、FC-PGA、FC-PGA2等等�、接口類型(例如Socket 370,Socket A,Socket 478,Socket T,Slot 1、Socket 940等等�、前端總線頻率(FSB)等等。因�,核心類型在某種程度上決定了CPU的工作性能�

CPU核心的發(fā)展方�

  CPU核心的發(fā)展方向是更低的電壓、更低的功�、更先進的制造工藝、集成更多的晶體�、更小的核心面積(這會降低CPU的生�(chǎn)成本從而最終會降低CPU的銷售價格)、更先進的流水線架�(gòu)和更多的指令�、更高的前端總線頻率、集成更多的功能(例如集成內(nèi)存控制器等等)以及雙核心和多核心(也就是1個CPU�(nèi)部有2個或更多個核心)等。CPU核心的進步對普通消費者而言,最有意義的就是能以更低的價格買到性能更強的CPU�

  在CPU漫長的歷史中伴隨著紛繁復(fù)雜的CPU核心類型,以下分別就Intel CPU和AMD CPU的主流核心類型作一個簡介。主流核心類型介紹(僅限于臺式機CPU,不包括筆記本CPU和服�(wù)�/工作站CPU,而且不包括比較老的核心類型��

�(jié)�(gòu)

  (一� 運算�

  1� 算術(shù)邏輯運算單元ALU(Arithmetic and Logic Unit�

  ALU主要完成對二進制�(shù)�(jù)的定點算�(shù)運算(加減乘除)、邏輯運算(與或非異或)以及移位操作。在某些CPU中還有專門用于處理移位操作的移位器�

  通常ALU由兩個輸入端和一個輸出端。整�(shù)單元有時也稱為IEU(Integer Execution Unit)。我們通常所說的“CPU是XX位的”就是指ALU所能處理的�(shù)�(jù)的位�(shù)�

  2� 浮點運算單元FPU(Floating Point Unit�

  FPU主要負責(zé)浮點運算和高精度整數(shù)運算。有些FPU還具有向量運算的功能,另外一些則有專門的向量處理單��

 ?�?、通用寄存器組

  通用寄存器組是一組最快的存儲�,用來保存參加運算的操作�(shù)和中間結(jié)果�

  在通用寄存器的�(shè)計上,RISC與CISC有著很大的不同。CISC的寄存器通常很少,主要是受了�(dāng)時硬件成本所限。比如x86指令集只�8個通用寄存�。所以,CISC的CPU�(zhí)行是大多�(shù)時間是在訪問存儲器中的數(shù)�(jù),而不是寄存器中的。這就拖慢了整個系�(tǒng)的速度。而RISC系統(tǒng)往往具有非常多的通用寄存器,并采用了重疊寄存器窗口和寄存器堆等技�(shù)使寄存器資源得到充分的利��

  對于x86指令集只支持8個通用寄存器的缺點,Intel和AMD的CPU都采用了一種叫做“寄存器重命名”的技�(shù),這種技�(shù)使x86CPU的寄存器可以突破8個的限制,達�32個甚至更�。不�,相對于RISC來說,這種技�(shù)的寄存器操作要多出一個時鐘周�,用來對寄存器進行重命名�

 ?。础?專用寄存�

  專用寄存器通常是一些狀�(tài)寄存�,不能通過程序改變,由CPU自己控制,表明某種狀�(tài)�

 ?。ǘ?控制�

  運算器只能完成運�,而控制器用于控制著整個CPU的工作�

  1� 指令控制�

  指令控制器是控制器中相當(dāng)重要的部�,它要完成取指令、分析指令等操作,然后交給執(zhí)行單元(ALU或FPU)來�(zhí)行,同時還要形成下一條指令的地址�

  2� 時序控制�

  時序控制器的作用是為每條指令按時間順序提供控制信�。時序控制器包括時鐘�(fā)生器和倍頻定義單元,其中時鐘發(fā)生器由石英晶體振蕩器�(fā)出非常穩(wěn)定的脈沖信號,就是CPU的主頻;而倍頻定義單元則定義了CPU主頻是存儲器頻率(總線頻率)的幾��

  3� 總線控制�

  總線控制器主要用于控制CPU的內(nèi)外部總線,包括地址總線、數(shù)�(jù)總線、控制總線等等�

  4、中斷控制器

  中斷控制器用于控制各種各樣的中斷請求,并根據(jù)�(yōu)先級的高低對中斷請求進行排隊,逐個交給CPU處理�

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