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發布時間:2020-08-21 17:30  





CPU有強大的算術運算單 元,可以在很少的時鐘周期內完成算術計算。同時,有很大的緩存可以保存很多數據在里面。此外,還有復雜的邏輯控制單元,當程序有多個分支的時候, 通過提供分支預測的能力來降低延了時。GPU是基于大的吞吐量設計,有很多的算術運算單元和很少的緩存。同時GPU支持大量的線程同時運行,如果他們需要訪問同一個數據,緩存會合并這些訪問,自然會帶來延了時的問題。盡管有延了時,但是因為其算術運算單元的數量龐大,因此能夠達到一個非常大的吞吐量的效果。
用戶態的CPU,只允許執行指令集中的部分指令。一般而言,IO相關和把內存保護相關的所有執行在用戶態下都是被禁止的,此外其它一些特權指令也是被禁止的,比如用戶態下不能將PSW的模式設置控制位設置成內核態。
控制器之所以知道數據放哪里、做什么運算(比如是做加法還是邏輯運算?)都是由指令告訴控制器的,每個指令對應一個基本操作,比如加法運算對應一個指令。例如,將兩個MDR寄存器(保存了來自內存的兩個數據)中的值拷貝到ALU中,然后根據的操作指令執行加法運算,將運算結果拷貝會一個MDR寄存器中,后寫入到內存。
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。
每核上的多線程CPU都共享該核的CPU資源。
假設每核CPU都只有一個"發動機"資源,那么線程1這個虛擬CPU使用了這個"發動機"后,線程2就沒法使用,只能等待。
所以,超線程技術的主要目的是為了增加流水線上更多個獨立的指令,這樣線程1和線程2在流水線上就盡量不會爭搶該核CPU資源。所以,超線程技術利用了superscalar(超標量)架構的優點。