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  • 1 # 快樂與我同行9

    基本結構CPU包括運算邏輯部件、暫存器部件和控制部件。CPU從儲存器或高速緩衝儲存器中取出指令,放入指令暫存器,並對指令譯碼。它把指令分解成一系列的微操作,然後發出各種控制命令,執行微操作系列,從而完成一條指令的執行。指令是計算機規定執行操作的型別和運算元的基本命令。指令是由一個位元組或者多個位元組組成,其中包括操作碼欄位、一個或多個有關運算元地址的欄位以及一些表徵機器狀態的狀態字和特徵碼。有的指令中也直接包含運算元本身。運算邏輯部件運算邏輯部件,可以執行定點或浮點的算術運算操作、移位操作以及邏輯操作,也可執行地址的運算和轉換。暫存器部件暫存器部件,包括通用暫存器、專用暫存器和控制暫存器。32位CPU的暫存器通用暫存器又可分定點數和浮點數兩類,它們用來儲存指令中的暫存器運算元和操作結果。通用暫存器是中央處理器的重要組成部分,大多數指令都要訪問到通用暫存器。通用暫存器的寬度決定計算機內部的資料通路寬度,其埠數目往往可影響內部操作的並行性。專用暫存器是為了執行一些特殊操作所需用的暫存器。控制暫存器通常用來指示機器執行的狀態,或者保持某些指標,有處理狀態暫存器、地址轉換目錄的基地址暫存器、特權狀態暫存器、條件碼暫存器、處理異常事故暫存器以及檢錯暫存器等。有的時候,中央處理器中還有一些快取,用來暫時存放一些資料指令,快取越大,說明CPU的運算速度越快,目前市場上的中高階中央處理器都有2M左右的二級快取。控制部件控制部件,主要負責對指令譯碼,並且發出為完成每條指令所要執行的各個操作的控制訊號。其結構有兩種:一種是以微儲存為核心的微程式控制方式;一種是以邏輯硬佈線結構為主的控制方式。微儲存中保持微碼,每一個微碼對應於一個最基本的微操作,又稱微指令;各條指令是由不同序列的微碼組成,這種微碼序列構成微程式。中央處理器在對指令譯碼以後,即發出一定時序的控制訊號,按給定序列的順序以微週期為節拍執行由這些微碼確定的若干個微操作,即可完成某條指令的執行。簡單指令是由(3~5)個微操作組成,複雜指令則要由幾十個微操作甚至幾百個微操作組成。邏輯硬佈線控制器則完全是由隨機邏輯組成。指令譯碼後,控制器透過不同的邏輯閘的組合,發出不同序列的控制時序訊號,直接去執行一條指令中的各個操作。其他應用大型、小型和微型計算機的中央處理器的規模和實現方式很不相同,工作速度也變化較大。中央處理器可以由幾塊電路塊甚至由整個機架組成。如果中央處理器的電路整合在一片或少數幾片大規模積體電路晶片上,則稱為微處理器(見微型機)。中央處理器現狀中央處理器的工作速度與工作主頻和體系結構都有關係。中央處理器的速度一般都在幾個MIPS(每秒執行100萬條指令)以上。有的已經達到幾百MIPS。速度最快的中央處理器的電路已採用砷[shēn]化鎵[jiā]工藝。在提高速度方面,流水線結構是幾乎所有現代中央處理器設計中都已採用的重要措施。未來,中央處理器工作頻率的提高已逐漸受到物理上的限制,而內部執行性(指利用中央處理器內部的硬體資源)的進一步改進是提高中央處理器工作速度而維持軟體相容的一個重要方向。

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