【云计算 IT 基础知识】 4.4.1 CPU概述

[muzilan]

感谢大家支持哦，最近会比前更新的快些，之前被“论文君”折磨了好久，所以更的比较慢，现在终于脱离苦海了~~~抓紧更新哦，也许过两天我就飘到西藏了

这部分硬件多，让我想到了大学学的《系统结构》《组成原理》《微机接口与技术》。。。。



4.4.1 概述


概念

中央处理器CPU(Central Processing Unit)是服务器的运算核心和控制核心,主要用于 解释指令和处理数据。常见的CPU如图4-8所示。





工作原理

CPU的工作原理分为如下四个阶段。
1. 提取:CPU从存储器或高速缓存中取出指令,放入指令寄存器。 2. 解码:CPU对指令进行解码。
3. 执行:CPU执行指令。
4. 写回:CPU把执行结果写进高速缓存,供随后指令快速访问。
CPU访问数据的顺序是:缓存、内存、硬盘。CPU会先从缓存中寻找所需的数据,如果 找到就返回值;否则,依次到内存、硬盘中寻找数据。





指令集

CPU指令集主要有三类:

l 复杂指令集CISC(Complex Instruction Set Computing)
采用CISC的CPU按顺序串行执行程序的各条指令及指令中的各个操作。CISC按顺 序串行执行指令,控制简单,但总体执行速度慢。

l 精简指令集RISC(Reduced Instruction Set Computer)
采用RISC的CPU只执行有限且最常用的指令,复杂操作通过编译技术由简单指令合 成。RISC指令简单,采用硬布线控制逻辑,处理能力强,速度快。

l 超长指令集VLIW(Very Long Instruction Word)
VLIW采用清晰并行指令EPIC(Explicitly Parallel Instruction Computing)设计。采 用VLIW的CPU并行执行指令,执行速度快。VLIW同一时钟周期内执行速度是CISC 的6~7倍,是RISC的4~5倍。




相关技术

CPU主要相关技术包括:
l SMP
对称多处理结构SMP(Symmetric Multi-Processing),是指在一个服务器上汇集了 多个CPU,各CPU之间共享内存及总线结构。系统将处理任务队列对称地分布于多 个CPU上,从而提高系统数据处理能力。SMP的对称性决定了CPU的个数为偶数。

l 多核心
多核心也指单芯片多处理器CMP(Chip Multiprocessors)。CMP把多个CPU内核集 成至同一芯片内,各CPU内核并行执行不同的进程。

l 超流水线
流水线的工作方式就象工业生产上的装配流水线。在CPU中由5~6个不同功能的电 路单元组成一条指令处理流水线。CPU将一条指令分成5~6步后由这些电路单元分 别执行,实现一个CPU时钟周期完成一条指令,提高CPU的运算速度。

超流水线是通过细化流水,提高主频,使在一个机器周期内完成一个甚至多个操作。

l 超标量
超标量是通过内置多条流水线来同时执行多个处理器。

[cattpon]

learning~

[赵4老师]

[auphone1993]

learning~

[c1506]

learning~

[赵4老师]

学着修老旧电脑。

[axx1611]

此类CPU一 般是32位结构,所以也叫IA-32,IA表示Intel架构(Intel Architecture) 说的好像天下的CISC芯片都是英特尔一家造的一样。。。 而且现在大家用的64位PC芯片都是CISC的

[tinglong0804]

很好，很有用

[Tcc2016]

可以把论文放上来让我们赏析一番@muzilanlan

[muzilan]

引用 7 楼 dear_Alice_moon 的回复:

[quote=引用 4 楼 zhao4zhong1 的回复:]

赵老师，《计算机组成原理》、《汇编语言与微机结构》这两门课到底有什么用呢？我感觉这两门课完全用不着啊？ 上这两门课时，班上近50位同学，认真听课的有10位都不错了。大多同学是，上课低头玩手机、相互聊天或者看其他科目的书籍等等。 上这两门课我真心表示感觉真的是好无聊！ 回复一下楼主：楼主帖子中所讲的知识，在《计算机组成原理》这门课上都有。其中，在CPU那一块比较难，其他的地方，都是一些概念性知识，以及需要去掌握其内部硬件间的关联和其运行流程等。 [/quote] 个人感觉《系统结构》《计算机组成原理》、《汇编语言与微机结构》这些课，刚开始学确实感觉没什么用，但学进去了还挺有意思的，有助于你深刻理解计算机在底层的运作，让你明白怎样写代码使得其运行效率更高（虽然逻辑上没什么区别），做一个真正懂“有限状态自动转换时序机”的程序员！

[muzilan]

引用 14 楼 axx1611 的回复:

此类CPU一 般是32位结构,所以也叫IA-32,IA表示Intel架构(Intel Architecture) 说的好像天下的CISC芯片都是英特尔一家造的一样。。。 而且现在大家用的64位PC芯片都是CISC的

这点写的确实有问题哈，容易造成误解，改了

[muzilan]

引用 16 楼 zhao4zhong1 的回复:

http://image.baidu.com/search/index?tn=baiduimage&ipn=r&ct=201326592&cl=2&lm=-1&st=-1&fm=result&fr=&sf=1&fmq=1463364347401_R&pv=&ic=0&nc=1&z=&se=1&showtab=0&fb=0&width=&height=&face=0&istype=2&ie=utf-8&word=CPU%E5%86%85%E9%83%A8%E5%8E%9F%E7%90%86

以后改量子计算机了，就从根本上变了，看来得抱本《量子物理》提前补补，省的我将来更不上时代了

[赵4老师]

http://image.baidu.com/search/index?tn=baiduimage&ipn=r&ct=201326592&cl=2&lm=-1&st=-1&fm=result&fr=&sf=1&fmq=1463364347401_R&pv=&ic=0&nc=1&z=&se=1&showtab=0&fb=0&width=&height=&face=0&istype=2&ie=utf-8&word=CPU%E5%86%85%E9%83%A8%E5%8E%9F%E7%90%86

[_明月]

引用 18 楼 muzilanlan 的回复:

[quote=引用 7 楼 dear_Alice_moon 的回复:] [quote=引用 4 楼 zhao4zhong1 的回复:]

赵老师，《计算机组成原理》、《汇编语言与微机结构》这两门课到底有什么用呢？我感觉这两门课完全用不着啊？ 上这两门课时，班上近50位同学，认真听课的有10位都不错了。大多同学是，上课低头玩手机、相互聊天或者看其他科目的书籍等等。 上这两门课我真心表示感觉真的是好无聊！ 回复一下楼主：楼主帖子中所讲的知识，在《计算机组成原理》这门课上都有。其中，在CPU那一块比较难，其他的地方，都是一些概念性知识，以及需要去掌握其内部硬件间的关联和其运行流程等。 [/quote] 个人感觉《系统结构》《计算机组成原理》、《汇编语言与微机结构》这些课，刚开始学确实感觉没什么用，但学进去了还挺有意思的，有助于你深刻理解计算机在底层的运作，让你明白怎样写代码使得其运行效率更高（虽然逻辑上没什么区别），做一个真正懂“有限状态自动转换时序机”的程序员！[/quote] 嗯，感觉说的好高深。 这个从本周开始，我的《计算机组成原理》这门课都在复习在了，感觉很好。其中，复习时很多东西都可以弄懂，感觉挺不错的。 谢谢

[muzilan]

引用 17 楼 Tcc2016 的回复:

可以把论文放上来让我们赏析一番@muzilanlan

那可不敢，我论文还没入库呢，发出来被人拿走了，说都说不清

[killer-leon]

http://blog.csdn.net/u011627980/article/details/51362799 http://blog.csdn.net/u011627980/article/details/50800715 http://blog.csdn.net/u011627980/article/details/50800574 http://blog.csdn.net/u011627980/article/details/50800474 http://blog.csdn.net/u011627980/article/details/50765363 http://blog.csdn.net/u011627980/article/details/50601309 http://blog.csdn.net/u011627980/article/details/50371859

[HanJuly9569]

来学习学习，路过

[陈陈_only]

[赵4老师]

23楼的文章下面的“顶”为什么是灰的呢？

[muzilan]

引用 25 楼 zhao4zhong1 的回复:

23楼的文章下面的“顶”为什么是灰的呢？

我这显示的正常

[赵4老师]

引用 26 楼 muzilanlan 的回复:

[quote=引用 25 楼 zhao4zhong1 的回复:] 23楼的文章下面的“顶”为什么是灰的呢？

我这显示的正常[/quote] 看来是我本地浏览器或DNS的问题。