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1995 年11 月,intel发布了pentium处理器,该处理器次采用超标量指令流水结构,引入了指令的乱序执行和分支预测技术,大大提高了处理器的性能, 因此,超标量指令流水线结构 直被后续出现的现代处理器,如amd(advanced micro devices)的k9、 k10、intel的core系列等所采用。 [1]
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(6)阶段(2005年至今)。是酷睿系列微处理器的时 代,这是 款 节能的新型微架构,设计的出发点是提供卓然出众的性能和能效。 [3]
为了满足操作系统的上层工作需求,现代处理器进 步引入了诸如并行化、多核化、虚拟化以及远程管理系统等功能,不断推动着上层信息系统向前发展。 [1]
冯诺依曼体系结构是现代计算机的基础。在该体系结构下,程序和数据统 存储,指令和数据需要从同 存储空间存取,经由同 总线传输,无法重叠执行。根据冯诺依曼体系,cpu的工作分为以下 5 个阶段:取指令阶段、指令译码阶段、执行指令阶段、访存取数和结果写回。 [1]
取指令(if,instruction fetch),即将 条指令从主存储器中取到指令寄存器的过程。程序计数器中的数值,用来指示当前指令在主存中的位置。当 条指令被取出后,pc中的数值将根据指令字长度自动递增。 [1]
指令译码阶段(id,instruction decode),取出指令后,指令译码器按照预定的指令格式,对取回的指令进行拆分和解释,识别区分出不同的指令类 别以及各种获取操作数的方法。 [1]
执行指令阶段(ex,execute),具体实现指令的功能。cpu的不同部分被连接起来,以执行所需的操作。
访存取数阶段(mem,memory),根据指令需要访问主存、读取操作数,cpu得到操作数在主存中的地址,并从主存中读取该操作数用于运算。部分指令不需要访问主存,则可以跳过该阶段。 [1]
结果写回阶段(wb,write back),作为 后 个阶段,结果写回阶段把执行指令阶段的运行结果数据“写回”到某种存储形式。结果数据 般会被写到cpu的内部寄存器中,以便被后续的指令快速地存取;许多指令还会改变程序状态字寄存器中标志位的状态,这些标志位标识着不同的操作结果,可被用来影响程序的动作。 [1]
在指令执行完毕、结果数据写回之后,若无意外事件(如结果溢出等)发生,计算机就从程序计数器中取得下 条指令地址,开始新 轮的循环,下 个指令周期将顺序取出下 条指令。 [1]
对于cpu而言,影响其性能的指标主要有主频、 cpu的位数以及cpu的缓存指令集。所谓cpu的主频,指的就是时钟频率,它直接的决定了cpu的性能,因此要想cpu的性能得到很好地提高,提高cpu的主频是 个很好地途径。而cpu的位数指的就是处理器能够 次性计算的浮点数的位数,通常情况下,cpu的位数越高,cpu 进行运算时候的速度就会变得越快。现在cpu的位数 般为32位或者64位。以前人们使用的计算机都是32位系统, 近年来人们使用的计算机的处理器中64位所占用的比例则显得更多,这是因为64位的计算机的运行速度变得更快,提高了人们的工作效率。而cpu的缓存指令集是存储在cpu内部的,主要指的是能够对cpu的运算进行指导以及优化的硬程序。 般来讲,cpu 的缓存可以分为 缓存、缓存和缓存,而那些处理能力比较强的处理器则 般具有较大的缓存。 [4]
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