NXT貼片機CPU卡產品介紹

在計算機體系結構中，CPU 是對計算機的所有硬件資源（如存儲器、輸入輸出單元） 進行控制調配、執行通用運算的核心硬件單元。CPU 是計算機的運算和控制核心。計算機系統中所有軟件層的操作，終都將通過指令集映射為CPU的操作。

由于CPU訪問內存以得到指令或數據的時間要比執行指令花費的時間長很多，因此在CPU內部提供了一些用來保存關鍵變量、臨時數據等信息的通用寄存器。所以，CPU需要提供 一些特定的指令，使得可以從內存中讀取數據存入寄存器以及可以將寄存器數據存入內存。

CPU控制技術的主要形式，時間控制。將時間定時應用于各種操作中，就是所謂的時間控制。在執行某一指令時，應當在規定的時間內完成，CPU的指令是從高速緩沖存儲器或存儲器中取出，之后再進行指令譯碼操作，主要是在指令寄存器中實施，在這個過程中，需要注意嚴格控制程序時間。

更優化的CPU架構是superscalar架構（超標量架構）。這種架構將取指、解了碼、執行單元分開，有大量的執行單元，然后每個取指 解了碼的部分都以并行的方式運行。比如有2個取指 解了碼的并行工作線路，每個工作線路都將解了碼后的指令放入一個緩存緩沖區等待執行單元去取出執行。

CPU控制技術的主要形式，插入控制。CPU 對于操作控制信號的產生，主要是通過指令的功能來實現的，通過將指令發給相應部件，達到控制這些部件的目的。實現一條指令功能，主要是通過計算機中的部件執行一序列的操作來完成。較多的小控制元件是構建集中處理模式的關鍵，目的是為了更好的完成CPU數據處理操作。

除了嵌入式系統，多數CPU都有兩種工作模式：內核態和用戶態。這兩種工作模式是由PSW寄存器上的一個二進制位來控制的。內核態的CPU，可以執行指令集中的所有指令，并使用硬件的所有功能。

用戶態CPU想要執行特權操作，需要發起系統調用來請求內核幫忙完成對應的操作。其實是在發起系統調用后，CPU會執行trap指令陷入(trap)到內核。當特權操作完成后，需要執行一個指令讓CPU返回到用戶態。除了系統調用會陷入內核，更多的是硬件會引起trap行為陷入內核，使得CPU控制權可以回到操作系統，以便操作系統去決定如何處理硬件異常。