cpu体系结构技术现状分析

《cpu体系结构技术现状分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、３CPU体系结构的技术现状分析谭艳娟沈昌梅冉娅华邓皓阳(重庆师范大学数学与计算机科学学院，重庆400047)摘要：中央处理单元（CentralProcessingUnit，简称CPU）从存储器或高速缓冲存储器中取出指令，放入指令寄存器，并对指令译码。其所有的计算、接受命令、存储命令、处理数据都由运算核心执行。运算核心作为中央处理单元（CentralProcessingUnit，简称CPU）的重要组成部分，在提高计算机运算速率方面起着举足轻重的作用。计算机上不断涌现的新兴使用模式让最终用户对处理器的处理能力提出

2、了更高的要求，也即是说最终用户对处理单元执行指令的速率提出了更高的要求。但功耗等方面问题限制了单核处理单元不断提高性能的发展途径，因此，多核技术成为目前提升指令执行速率的最行之有效的方法。介于此，为了研究CPU体系结构中多核技术的发展现状，通过对比分析、举例说明，从整体上把握其主要内容及深远意义。中央处理单元（CentralProcessingUnit，简称CPU）作为计算机的核心部件，单芯片多处理器已经成为处理器体系结构发展的一个重要趋势。关键词：中央处理单元体系结构单核多核现状分析３中央处理单元（Cent

3、ralProcessingUnit，简称cpu），它是整个计算机系统的核心，是计算机的“心脏”。它负责整个系统指令的执行、数字与逻辑运算、数据的传送以及数据的输入输出控制等。它的发展决定了微机的发展。进入新世纪以来，CPU进入了更高速发展的时代，以往可望而不可及的1Ghz大关被轻松突破了，在市场分布方面，仍然是Intel跟AMD公司在两雄争霸，它们分别推出了Pentium4、Tualatin核心PentiumⅡ和Celeron、Tunderbird核心Athlon、AthlonXP和Duron等处理器，竞争日

4、益激烈。在Intel方面，在上个世纪末的2000年11月，Intel发布了旗下第四代的Pentium处理器，也就是我们天天都能接触到的Pentium4。第一个Pentium4核心为Willamette，全新的Socket423插座，集成256KB的二级缓存，支持更为强大的SSE2指令集，多达20级的超标量流水线，搭配i850/i845系列芯片组，随后Intel陆续推出了1.4GHz-2.0GHz的WillametteP4处理器，而后期的P4处理器均转到了针角更多的Socket478插座。在AMD方面，在200

5、0年中发布了第二个Athlon核心——Tunderbird。Tunderbird核心的Athlon不但在性能上要稍微领先于奔腾III，而且其最高的主频也一直比奔腾III高，1Ghz频率的里程碑就是由这款CPU首先达到的。不过随着Pentium4的发布，Tunderbird开始在频率上落后于对手，不过，后来AMD又推出了第三个Athlon核心——Palomino。随着网络时代的到来，网络通信、信息安全和信息家电产品将越来越普及，对cup的处理速度要求也越来越高，多处理器成为了cup发展的需要。在这种情况下，In

6、tel和AMD都不约而同地将投向了多核心的发展，没过几年，cup由单核发展到双核、4核、8核、16核，不久将来还会发展到64核。1发展史３在计算机体系结构中，CPU一直充当着计算机大脑的角色，总瞻其发展史，CPU经历了从单核到双核再到多核的历程。单核是指CPU内部只集成了一个运算核心。在单核时代，计算机一直把CPU频率作为其性能的发展标准。CPU频率就是CPU的时钟频率，简单说是CPU运算时的工作频率（1秒内发生的同步脉冲数）的简称，单位HZ。它决定计算机的运行速度，随着计算机的发展，主频由过去MHZ发展到了

7、现在的GHZ（1G=1024M）。通常来讲，在同系列微处理器，主频越高就代表计算机的速度越快。但由于主频并不直接代表运算速度，所以在一定情况下，可能会出现主频较高的CPU实际运算速度较低的现象。因此主频仅仅是CPU性能表现的一个方面，而不代表CPU的整体性能。倍频与外频是与处理器主频密切相关的两个概念３，外频是CPU的基准频率，单位也是MHz。外频是CPU与主板之间同步运行的速度，而且目前的绝大部分电脑系统中外频也是内存与主板之间的同步运行的速度，在这种方式下，可以理解为CPU的外频直接与内存相连通，实现两者

8、间的同步运行状态；倍频即主频与外频之比的倍数。主频、外频、倍频，其关系式：主频＝外频×倍频。早期的CPU并没有“倍频”这个概念，那时主频和系统总线的速度是一样的。随着技术的发展，CPU速度越来越快，内存、硬盘等配件逐渐跟不上CPU的速度了，而倍频的出现解决了这个问题，它可使内存等部件仍然工作在相对较低的系统总线频率下，而CPU的主频可以通过倍频来无限提升（理论上）。我们可以把外频看作是机器内的一条生