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从CPU说起(原创)

王朝英语沙龙·作者佚名  2007-01-10
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CPU(Center Process Unit,中央处理单元),众所周知,在一台计算机中起到举足轻

重的作用,现在我从CPU的分类开始谈起。

由于以下是理论性比较强的内容,如果没有兴趣的话请不要勉强读下去,希望我的这篇

文章能够给一些初学者一些启发。

谈起CPU分类,很多人都可以给我很多答案,比如:P3,P4,毒龙,速龙等等,而且都能够

给我分析出什么CPU的频率,正常发热量等等。那都是DIY喜欢的事情。现在我们从最基本的

特性开始(字长)给CPU分类:

什么是CPU的字长,字长就是CPU能够一次处理的二进制的位数,字长越长,计算机的速

度越快,精度越高。字长越长,精度越高。这是理所当然的。打个比方,1.0000的精度肯定

比1.0高(尽管他们的值相同)。为什么字长越长,速度越高呢?打个比方,如果你要进行16位整数的加法,但是你只有8位的计算器,那么你就需要计算两次,但是你有一个16位的计

算器的话,那么你就只要计算一次了!

以Intel系列的CPU为例:Intel CPU经历了从4位到32位过程。

4004是全世界第一块微处理器,4位;

8008是8位CPU

8086是16位CPU

80286也是16位CPU,但是在技术上已经比8086先进了很多。

80386-Pentium 4:都是32位CPU。

现在Intel公司正在研制64位的CPU.IA 64.

然后我们在从CPU的指令集来分类(注意我说的并不是什么MMX,3DNOW!,SSE等等):

大约从诞生CPU开始,CPU就分成两个阵营:RISC(Release Instruction Set Computer,

精简指令集计算机)和CISC(Complex Instruction Set Computer,复杂指令集计算机)。

RISC是经过指令精简的计算机,指令大约只有几十条,基本上都是一些最基本的指令和

使用频率很高的指令。由于指令很少,所以控制器也可以做得很小,所以CPU的大部分空间可

以让给寄存器,这样可以大大的提高CPU处理数据的速度。有的RISC CPU的寄存器的数目可以

达到上百个,但是CISC的寄存器就少得可怜,以Intel公司的CPU来说,通用寄存器的数目只

有8个。但是精简指令集计算机的缺点是增加新的指令很困难,不想一些CISC,是不是加一个

什么MMX,3D NOW!等等;另一个缺点其实也就是它的优点,由于指令的功能很基本,所以要实

现一个复杂的功能,需要用一段程序来实现,这样应用程序的长度大大的增加,这也大大的

增加了存储器的开支。

CISC的特点正好和RISC相反。

如今典型的CISC主要是Intel公司的产品。生产RISC的厂商比较多,大名鼎鼎的苹果公司

就是使用的摩托罗拉的CPU,属于RISC,还有IBM的 POWER PC,还有SUN公司的产品等等。

如今还有一个指令集的新技术,叫做超长指令集计算机,这个指令集不再我们的讨论范

围。

其实在当今CPU中,两种技术互相融合,如:Intel公司在CPU中添加高速缓存就是借鉴RISC的做法。

不管是哪一种技术,当今计算机都属于遵循冯洛伊曼原理。什么是冯洛伊曼原理,就是

存储程序原理。存储程序原理技术就是说:将计算机程序预先存储在内存中,然后由CPU一条

一条读取内存中的指令执行,这个过程是自动的,不需要人干预的。由于计算机程序中的指

令都需要CPU进行执行(也就是说计算机的每一个动作都需要CPU的干预),这也就解释了为

什么CPU是计算机的核心了。

以上是CPU的简单介绍,如果要深入分析CPU的结构,需要很深的计算机知识,如果各位

有兴趣,我可以继续和大家讨论讨论。

由于大家都在学习计算机,三人行必有我师焉,我很希望和大家一起讨论计算机技术。

由于本人水平有限,有错误请各位指出。

 
 
 
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