计算机硬件基础第2章ppt课件.ppt

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1、第二章微处理器及其管理微处理器的功能结构控制单元：协调和控制出现在中央处理器单元中的所有操作，还与输入/输出设备进行通信。算术/逻辑单元（ALU）：计算机的“计算器”，完成两种类型的操作。算术操作：加、减、乘、除。逻辑操作：比较操作。寄存器：CPU内部存储运算数据和系统信息，相似于内存的单元，其速度更快以及使用方式不同。CPU主要组成部分逻辑框图ALU的逻辑符号1．对用户透明寄存器这类寄存器对用户来说是不可访问的。它是在操作系统的作用下，在CPU中起着控制计算机操作的作用。对用户透明寄存器至少包括程序计数器（PC）、指令寄存器（IR）等。2．可遍程寄存器通用寄存器:存放数据，也

2、可存放数据的地址。地址寄存器：存放地址，也称为地址指针寄存器。标志寄存器：保存程序的运行状态，也称PSW寄存器。寄存器2.1.2指令集（InstructionSet）指令就是指控制计算机执行某种操作的命令，也称为机器指令。我们将一台计算机中所有机器指令的集合，称为这台计算机的指令系统。指令系统的设计是计算机系统设计中的一个核心问题。图指令周期MOVCL,10MOVAH,ALADDCL,5操作码与操作数计算机指令中最主要的元素是操作码（OperationCode），它指明将要完成的操作的性质。一台计算机指令系统的指令少则几十条，多则几百条。因此，不同类型的计算机，其硬件的功能差异

3、很大，相应地，其指令系统的差别也很大。但无论其规模是大是小，一般都包含有如下的一些基本功能类型的指令。（1）数据传送类指令（2）算术运算类指令（3）逻辑运算和移位操作指令（5）字符串操作指令（6）程序控制转移类指令（7）处理器控制类指令指令的类型CPU需要通过某个接口与主板连接的才能进行工作。CPU经过这么多年的发展，采用的接口方式有:1.早期(Intel386以前)的CPU引脚较少,大多直接焊接到主板上.2.针脚式。目前CPU的接口都是针脚式接口，对应到主板上就有相应的插座类型(Socket)。3.卡式接口。对应到主板上就有相应的插槽类型(Slot)。CPU接口类型不

4、同，在插孔数、体积、形状都有变化，所以不能互相接插。即使同一接口的CPU由于内核不同，电压不同等因素，也不一定就能在同一主板上使用。CPU接口类型微处理器SocketFSocketF是AMD于2006年第三季度发布的支持DDR2内存的AMD服务器/工作站CPU的接口标准。与以前的Socket940接口CPU明显不同，SocketF与Intel的Socket775和Socket771倒是基本类似。SocketF接口CPU的底部没有传统的针脚，而代之以1207个触点，即并非针脚式而是触点式，通过与对应的SocketF插槽内的1207根触针接触来传输信号。SocketF接口不仅能够有

5、效提升处理器的信号强度、提升处理器频率，同时也可以提高处理器生产的良品率、降低生产成本。SocketF接口的Opteron也是AMD首次采用LGA封装，支持ECCDDR2内存。按照AMD的规划，SocketF接口将逐渐取代Socket940接口。SLOT1SLOT1是英特尔公司为取代Socket7而开发的CPU接口，并申请的专利。这样其它厂商就无法生产SLOT1接口的产品。SLOT1接口的CPU不再是大家熟悉的方方正正的样子，而是变成了扁平的长方体，而且接口也变成了金手指，不再是插针形式。IntelCPU技术结构提高制作工艺改进CPU的系统结构，使CPU工作流程更合理，提高单位

6、时间内的执行效率CPUBUSEUBIUBUS并行工作方式，流水线作业方式指令流水线（InstructionsPipeline）是一种能够供多条指令重叠操作的处理器技术，是现代处理器设计中最为关键的技术之一。2.2.2指令流水线(a)四阶段流水线(b)四阶段流水线时间重叠情况超标量（superscalar）处理机采用资源重复的并行性思想，设置多条指令流水线和多个功能部件。每个周期发送多条指令同时并行地对多条指令进行流水线处理。2.2.3Pentium超标量技术三发射超标量流水线为了提高处理器的并行处理能力乱序执行(outoforderexecution)：处理器将多条指令不按程序

7、规定的顺序，而按实际情况分发各相应单元进行处理，而执行结果重新按原程序的指令顺序排列后返回程序。分支预测(branchprediction)和推测(speculationexecution)执行：在指令结果出来之前，预测指令是否产生分支转移，并推测执行。采用转移目标缓冲存储器（BranchTargetBuffer，BTB)保存最近转移指令的相关历史记录。2.2.4Pentium动态执行技术复杂指令系统计算机（ComplexInstructionSetComputer，CISC）是随着计算机科