供應(yīng)6ES7360-3AA01-0AA0西門(mén)子模塊
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馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)。在該體系結(jié)構(gòu)下，程序和數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲(chǔ)，指令和數(shù)據(jù)需要從同一存儲(chǔ)空間存取，經(jīng)由同一總線傳輸，無(wú)法重疊執(zhí)行。根據(jù)馮諾依曼體系，CPU的工作分為以下 5 個(gè)階段：取指令階段、指令譯碼階段、執(zhí)行指令階段、訪存取數(shù)和結(jié)果寫(xiě)回。 [1]
取指令（IF，instruction fetch），即將一條指令從主存儲(chǔ)器中取到指令寄存器的過(guò)程。程序計(jì)數(shù)器中的數(shù)值，用來(lái)指示當(dāng)前指令在主存中的位置。當(dāng) 一條指令被取出后，PC中的數(shù)值將根據(jù)指令字長(zhǎng)度自動(dòng)遞增。 [1]
指令譯碼階段（ID，instruction decode），取出指令后，指令譯碼器按照預(yù)定的指令格式，對(duì)取回的指令進(jìn)行拆分和解釋?zhuān)R(shí)別區(qū)分出不同的指令類(lèi) 別以及各種獲取操作數(shù)的方法。 [1]
執(zhí)行指令階段（EX，execute），具體實(shí)現(xiàn)指令的功能。CPU的不同部分被連接起來(lái)，以執(zhí)行所需的操作。
訪存取數(shù)階段（MEM，memory），根據(jù)指令需要訪問(wèn)主存、讀取操作數(shù)，CPU得到操作數(shù)在主存中的地址，并從主存中讀取該操作數(shù)用于運(yùn)算。部分指令不需要訪問(wèn)主存，則可以跳過(guò)該階段。 [1]
結(jié)果寫(xiě)回階段（WB，write back），作為后一個(gè)階段，結(jié)果寫(xiě)回階段把執(zhí)行指令階段的運(yùn)行結(jié)果數(shù)據(jù)“寫(xiě)回”到某種存儲(chǔ)形式。結(jié)果數(shù)據(jù)一般會(huì)被寫(xiě)到CPU的內(nèi)部寄存器中，以便被后續(xù)的指令快速地存??；許多指令還會(huì)改變程序狀態(tài)字寄存器中標(biāo)志位的狀態(tài)，這些標(biāo)志位標(biāo)識(shí)著不同的操作結(jié)果，可被用來(lái)影響程序的動(dòng)作。 [1]
在指令執(zhí)行完畢、結(jié)果數(shù)據(jù)寫(xiě)回之后，若無(wú)意外事件（如結(jié)果溢出等）發(fā)生，計(jì)算機(jī)就從程序計(jì)數(shù)器中取得下一條指令地址，開(kāi)始新一輪的循環(huán)，下一個(gè)指令周期將順序取出下一條指令。 [1]
性能及結(jié)構(gòu)編輯
性能衡量指標(biāo)
對(duì)于CPU而言，影響其性能的指標(biāo)主要有主頻、 CPU的位數(shù)以及CPU的緩存指令集。所謂CPU的主頻，指的就是時(shí)鐘頻率，它直接的決定了CPU的性能，因此要想CPU的性能得到很好地提高，提高CPU的主頻是一個(gè)很好地途徑。而CPU的位數(shù)指的就是處理器能夠一次性計(jì)算的浮點(diǎn)數(shù)的位數(shù)，通常情況下，CPU的位數(shù)越高，CPU 進(jìn)行運(yùn)算時(shí)候的速度就會(huì)變得越快。現(xiàn)在CPU的位數(shù)一般為32位或者64位。以前人們使用的計(jì)算機(jī)都是32位系統(tǒng)， 近年來(lái)人們使用的計(jì)算機(jī)的處理器中64位所占用的比例則顯得更多，這是因?yàn)?4位的計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度變得更快，提高了人們的工作效率。而CPU的緩存指令集是存儲(chǔ)在CPU內(nèi)部的，主要指的是能夠?qū)PU的運(yùn)算進(jìn)行指導(dǎo)以及優(yōu)化的硬程序。一般來(lái)講，CPU 的緩存可以分為一級(jí)緩存、二級(jí)緩存和三級(jí)緩存，而那些處理能力比較強(qiáng)的處理器則一般具有較大的三級(jí)緩存。 [4]
CPU結(jié)構(gòu)
通常來(lái)講，CPU的結(jié)構(gòu)可以大致分為運(yùn)算邏輯部件、寄存器部件和控制部件等。所謂運(yùn)算邏輯部件，主要能夠進(jìn)行相關(guān)的邏輯運(yùn)算，如：可以執(zhí)行移位操作以及邏輯操作，除此之外還可以執(zhí)行定點(diǎn)或浮點(diǎn)算術(shù)運(yùn)算操作以及地址運(yùn)算和轉(zhuǎn)換等命令，是一種多功能的運(yùn)算單元。而寄存器部件則是用來(lái)暫存指令、數(shù)據(jù)和地址的。控制部件則是主要用來(lái)對(duì)指令進(jìn)行分析并且能夠發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)。而計(jì)算機(jī)的內(nèi)存又可以分為隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）和只讀儲(chǔ)存器(ROM)。兩者的區(qū)別在于，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器能夠與CPU直接的進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換，也可以將其稱(chēng)為主存。對(duì)于RAM可以隨時(shí)的進(jìn)行讀寫(xiě)，而且這個(gè)過(guò)程的速度很快，因此由于主存所具有的這個(gè)優(yōu)點(diǎn)也往往將其作為操作系統(tǒng)或其他正在運(yùn)行中的程序的臨時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)媒介；而只讀存儲(chǔ)器ROM是一種只能讀出事先所存數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器，使用者對(duì)于其內(nèi)部存儲(chǔ)的資料沒(méi)有改變的權(quán)限也無(wú)法對(duì)其進(jìn)行刪除，并且在電源關(guān)閉以后資料并不會(huì)消失。這種內(nèi)存也得到了廣泛的應(yīng)用，在那些資料不需要經(jīng)常變更的電子或電腦系統(tǒng)中得到了很好地應(yīng)用。 [4]
對(duì)于*處理器來(lái)說(shuō)，可將其看作一個(gè)規(guī)模較大的集成電路，其主要任務(wù)是加工和處理各種數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的儲(chǔ)存容量相對(duì)較小，其對(duì)大規(guī)模數(shù)據(jù)的處理過(guò)程中具有一定難度，且處理效果相對(duì)較低。隨著我國(guó)信息技術(shù)水平的迅速發(fā)展，隨之出現(xiàn)了高配置的處理器計(jì)算機(jī)，將高配置處理器作為控制中心，對(duì)提高計(jì)算機(jī)CPU的結(jié)構(gòu)功能發(fā)揮重要作用。*處理器中的核心部分就是控制器、運(yùn)算器，其對(duì)提高計(jì)算機(jī)的整體功能起著重要作用，能夠?qū)崿F(xiàn)寄存控制、邏輯運(yùn)算、信號(hào)收發(fā)等多項(xiàng)功能的擴(kuò)散，為提升計(jì)算機(jī)的性能奠定良好基礎(chǔ)。 [2]
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