CPU发展趋势及概括.doc

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1、CPU发展趋势及概括中央处理单元CPU是计算机的核心部件，它是计算机的数据处理中心和控制中心，通过它町反映出计算机的主要功能和性能。CPU山控制器和运算器两大部分组成的。控制器是整个系统的指挥屮心，在控制器的控制之下，运算器、存储器和输入输出设备等部件构成了一个有机的整体。1、CPU对整个计算机系统的运行起着极为重要的作用，它具有以下四方而的基本功能：（1）、指令控制——指程序执行时的顺序控制。（2）、操作控制一条指令的执行需要若干个操作信号（即微命令控制信号）的纽合控制来实现。控制信号山CPU中的控制器产生，并将各种控制信号送往相应的

2、部件，从而控制这些部件按指令的要求进行操作，以实现指令的功能（3）、时间控制——对各种操作实施吋间上的定吋，使计算机能有条不紊地白动工作（4）、数据加工——对数据进行算术运算和逻辑运算，完成数据的加工处理控制器的功能——就是负责指令的读出，进行识别和解释，并指挥协调各功能部件执行指令n2、程序控制原理（1）、编呈（2）、存储在内存储器中（3）、机器工作时，是按一•定的序列逐条取出指令，分析指令，执行指令，并白动转到下一条指令执行，直到程序规定的任务完成。（4）、程序控制山控制器承担，程序存储山存储器完成。3、控制器逻辑结构的3种组织方法

3、：（1）常规组合逻辑法（或称随机逻辑法）；分离元件时代的产物：方法是按逻辑代数的运算规则，以纽合电路最小化为原则，用逻辑门电路实现；不规整，可靠性低，造价高。（2）可编程逻辑阵列（PLA）法；与前者本质相同，丁•艺不同；用大规模集成电路（LSI）来实现。（3）微程序控制逻辑法。将程序设计的思想方法引入控制器的控制逻辑；将各种操作控制信号以编码信息字的形式存入控制存储器中；一条机器指令対应一道微程序，机器指令执行的过程就是微程序执行的过程。4、CPU的组成（1）指令部件程序计数器（PC）、指令寄存器（IR）、指令译码器（ID）、程序状态寄

4、存器（PSW）和地址形成部件等。（2）时序部件——用来产生各部件所需要的定时控制信号的部件。时序信号一•般山工作周期、工作节拍及工作时标脉冲三级时序信号构成。（3）微操作控制线路微操作是指计算机中最基本的操作；微操作控制逻辑，用來产生机器所需的全部的微操作信号。微操作控制逻辑的作用是把操作码译码器输出的控制电位，时序信号以及各种控制条件进行纽•合，按一-疋时间顺序产生并发出一-系列微操作控制信号，以完成指令规定的全部操作。（4）中断控制逻辑——用來控制中断处理的硬件逻辑。5、CPU的基本结构——山控制器、运算器和寄存器三大部分组成。如下

5、图CPU的发展简介：早期计算机山于硬件水平低，指令系统也比较简单，一般只包含一•些比较常用的、功能笔记哦啊简单的机器指令。但随着计算机技术的飞速发展，硬件水平不断提高和价格不断下降，特别是集成电路技术不断发展，允许计算机的硬件结构“向上兼容”。出现了RISC的概念，让指令系统只包含一些常用的指令，使CPU的硬件结构简单化，可有效缩短CPU的设计周期。早期的CPU有Intel早期系列CPU、V期Pentium系列CPU、精简指令集（RISC）CPU。RISC和CISC体系是目前设计制造微处理器的两种典型技术。RISC微处理器精简了指令系统

6、，采用超标最和超流水线结构；其主要特点如下：指令数目少，--般都选用使用评论最高的一些指令；指令长度固定，指令格式种类少，寻址方式多样；大多指令可在一个时钟周期内完成；流水线以及常用指令均可用硬件执行；采用大量的寄存器，是大部分指令操作都在寄存器之间进行，捉高了处理速度；采用Cache——主存——辅存三级存储结构；CISC体系是一种为了便于编程和提高访问内存效率的芯片设计体系。其指令特征是：庞大的指令集、使用微代码、高级语言对应指令集。其主要优点就是能够有效缩短新指令的微程序设计吋间，允许设计师实现CISC体系机器向上兼容。新的系统可以

7、使用--个包含早期系统的指令超集，也可使用早起机器上使用的相同软件。另外微程序指令的格式与高级语言相匹配，因而编译器并不一定要重新编写。缺点就是指令集及芯片的设计比上一代产品更复杂，不同的指令，需要不同的时钟周期来完成。新型CPU（1）多媒体CPU媒体：在涉及信息传递的领域屮是指传递信息的媒介，它包括存储信息的实体与传递信息的载体两部分。磁盘、光盘等皆属存储信息的实体，而载体则指用来表达信息的形体,如数值、文字、声音、图形与动静图像等。（2）多媒体技术多媒体技术解决的主要问题有：1.图像与声音的压缩技术2.适应多媒体技术的软件技术3.计

8、算机系统结构方面的技术（3）MMX技术：MMX是一种多媒体扩展结构技术，它极大提高了计算机在多媒休和通信应用方式的功能。带有MMX技术的CPU特别适合于数据量很大的图形、图像数据处理，从而使三维图形、图画、