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發布時間:2020-08-15 13:39  





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。
關于CPU上的高速緩存
1、高速的緩存是CPU的寄存器,它們和CPU的材料相同,靠近CPU或接近CPU,訪問它們沒有時延(<1ns)。但容量很小,小于1kb。
2、寄存器之下,是CPU的高速緩存。分為L1緩存、L2緩存、L3緩存,每層速度按數量級遞減、容量也越來越大。
3、每核心都有一個自己的L1緩存。L1緩存分兩種:L1指令緩存(L1-icache)和L1數據緩存(L1-dcache)。L1指令緩存用來存放已解了碼指令,L1數據緩存用來放訪問非常頻繁的數據。
4、L2緩存用來存放近期使用過的內存數據。更嚴格地說,存放的是很可能將來會被CPU使用的數據。
5、多數多核CPU的各核都各自擁有一個L2緩存,但也有多核共享L2緩存的設計。無論如何,L1是各核私有的(但對某核內的多線程是共享的)。