A. 微处理机 是单个芯片上的一个处理单元。它是一种执行计算机CPU核心功能的集成电路。它是一种多用途可编程硅芯片,采用基于时钟驱动和寄存器的金属氧化物半导体(MOS)技术。它接受二进制数据作为输入,并根据存储在内存中的指令规范对其进行处理后提供输出。这些微处理器能够以每秒10亿条指令的速度一次处理128位。
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微处理器的特点:
- 指令集– 微处理器执行的完整指令集称为指令集。
- 字长– 在一条指令中处理的位数称为字长或字长。字长越大,CPU的处理能力就越大。
- 系统时钟速度– 时钟速度决定了一条指令在处理器中执行的速度。微处理器的速度由系统时钟控制。时钟速度通常以每秒数百万个周期(MHz)和每秒数亿个周期(GHz)为单位。时钟速度被认为是预测处理器性能的一个非常重要的方面。
微处理器的分类: 除了基于字长的分类外,分类还基于微处理器的体系结构,即指令集。它们分为RISC和CISC。
- RISC: 它代表精简指令集计算机。它是一种微处理器体系结构,使用一小组长度一致的指令。这些是通常在一个时钟周期内执行的简单指令。RISC芯片设计相对简单,价格低廉。这种设计的缺点是,计算机必须反复执行简单的操作,才能执行具有大量处理操作的较大程序。 例如: 电脑、SPARC等。
- CISC: 它代表复杂指令集计算机。这些处理器为用户提供数百条大小不等的指令。CISC体系结构包括一整套专用电路,这些电路以非常高的速度执行这些指令。这些指令通过使用复杂的寻址模式与内存交互。CISC处理器减少了程序大小,因此执行程序所需的内存周期更少。这提高了执行的整体速度。 例如: 英特尔架构
- 史诗: 它代表显式并行指令计算。RISC和CISC处理器的最佳功能结合在该体系结构中。它实现了指令的并行处理,而不是使用固定长度的指令。EPIC处理器的工作是通过使用一组包含基本指令和并行指令执行信息的复杂指令来支持的。它大大提高了这些处理器的效率。
以下是RISC和CISC之间的一些区别:
中钢集团 | RISC |
---|---|
体系结构中存在大量指令。 | 几乎没有说明。指令的数量通常少于100条。 |
有些指令执行时间很长。这些指令包括将整个块从内存的一部分复制到另一部分的指令,以及将多个寄存器复制到内存或从内存复制到多个寄存器的指令。 | 由于指令集非常简单,因此没有执行时间长的指令。一些早期的RISC机器甚至没有整数乘法指令,要求编译器将乘法作为加法序列来实现。 |
指令的可变长度编码。 例子: IA32指令大小的范围为1到15字节。 | 使用指令的固定长度编码。 例子: 在IA32中,通常所有指令都编码为4字节。 |
指定操作数时支持多种格式。内存操作数说明符可以有位移寄存器、基址寄存器和索引寄存器的多种不同组合。 | 支持简单的寻址格式。只允许基址和位移寻址。 |
CISC支持阵列。 | RISC不支持阵列。 |
算术和逻辑运算可以应用于内存和寄存器操作数。 | 算术和逻辑运算只使用寄存器操作数。只允许通过加载和存储指令来进行内存引用,即分别从内存读入寄存器和从寄存器写入内存。 |
实现程序对机器级程序隐藏。ISA在程序和程序执行方式之间提供了清晰的抽象。 | 对机器级程序公开的实现程序。很少有RISC机器不允许特定的指令序列。 |
使用条件代码。 | 不使用条件代码。 |
堆栈用于过程参数并返回地址。 | 寄存器用于过程参数和返回地址。一些过程可以避免内存引用。 |
参见Set-1: RISC和CISC
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