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计算机微处理器介绍

balukai 2025-01-21 15:09:17 文章精选 5 ℃

微处理器是计算机体系结构的重要组成部分，没有微处理器，您就无法在计算机系统上执行任何操作。它是一种可编程设备，接受输入对其执行一些算术和逻辑运算，并产生所需的输出。简而言之，微处理器是芯片上的数字设备，可以从内存中获取指令，对其进行解码和执行并给出结果。

微处理器基础

微处理器接受一堆机器语言的指令并执行它们，告诉处理器它必须做什么。微处理器在执行指令时执行三个基本操作：

1）它使用其算术和逻辑单元（ALU）执行一些基本运算，例如加，减，乘，除以及一些逻辑运算。新的微处理器还对浮点数执行操作。

2）微处理器中的数据可以从一个位置移动到另一位置。

3）它具有一个程序计数器（PC）寄存器，该寄存器根据PC的值存储下一条指令的地址，微处理器从一个位置跳转到另一个位置并做出决定。

典型的微处理器结构如下所示。

不同微处理器的时钟速度：

1）16位微处理器

8086: 4.7MHz, 8MHz, 10MHz

8088: more than 5MHz

80186/80188: 6MHz

80286: 8MHz

2）32位微处理器

INTEL 80386: 16MHz to 33MHz

INTEL 80486: 16MHz to 100MHz

PENTIUM: 66MHz

3）64位微处理器

INTEL CORE-2: 1.2GHz to 3GHz

INTEL i7: 66GHz to 3.33GHz

INTEL i5: 2.4GHz to 3.6GHz

INTEL i3: 2.93GHz to 3.33GHz

我们目前没有任何128位微处理器在工作，其中一个原因是，我们距离耗尽64位地址空间本身还有很长的路要走，我们使用它的恒定速率约为每3年2位。目前我们只使用了48位64位。此外，128位微处理器将比64位微处理器慢得多。

处理器类型：

1）复杂指令集计算机（CISC）

CISC或复杂指令集计算机是一种计算机体系结构，其中的指令使得单个指令可以执行多个低级操作，例如从内存中加载，存储到内存或算术运算等。它在单个指令中具有多个寻址节点。CISC只使用很少的寄存器。

例如：

2）精简指令集计算机（RISC）

RISC或精简指令集计算机是一种计算机体系结构，其中的指令简单且旨在快速执行。指令在一个时钟周期内完成，这是由于指令和流水线的优化（一种允许同时执行部分或多个阶段的指令以更有效地处理指令的技术）。 RISC利用多个寄存器来避免与内存的大量交互。它具有很少的寻址节点。

例如：

3）显式并行指令计算（EPIC）

EPIC或显式并行指令计算允许计算机使用编译器并行执行指令。它允许复杂指令执行而不使用更高的时钟频率。EPIC将其指令编码为128位束。每个束包含三个指令，每个指令编码为41位，一个5位模板字段（包含有关bundle中的指令类型以及哪些指令可以并行执行的信息）。

例如：

IA-64 (Intel Architecture-64)