cpu处理器是什么意思? 究竟什么是CPU?在各位大牛的敦促下,终于弄明白了
然而,正当我准备沾沾自喜的时候,现实给了我以一个响亮而又通彻的耳光。我想,它一定会督促我做更多的事,做的更专业,更具体,不能似是而非,更不能稍微一丢丢就飘飘然。
中央处理器(CPU,Central Processing Unit)是一块超大规模的集成电路,是一台计算机的运算核心(Core)和控制核心( Control Unit)。它的功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。
中央处理器主要包括运算器(算术逻辑运算单元,ALU,Arithmetic Logic Unit)和高速缓冲存储器(Cache)及实现它们之间联系的数据(Data)、控制及状态的总线(Bus)。
----------------摘自百度百科---------------
CPU是复杂的,多线的,可进行数据运算的。CPU内部主要由以下部分构成:
1、运算部件
关于运算部件,我的理解就是ALU(Arithmetic Logic Unit)。它主要执行定点或浮点算术运算操作(加减乘除)、移位操作(左移右移)以及逻辑操作(与、并,取非、异或),也可执行地址运算和转换。
4-bit arithmetic circuit
其中MUX为数据选择器(multiplexer)。它的作用,是提供基本的逻辑运算。
Logic diagram
如果想通过FPGA对ALU就行设计,有两种设计方式。一种是对它的电路进行Verilog HDL编程;一种是对它的功能进行Verilog HDL编程。就比如下面两种对MUX设计而不同的编程方式。
电路描述
MUX电路结构
功能描述
个人认为,用功能描述的方法编程更加简单。
2、寄存器组
- 16位寄存器组
4个数据寄存器(AX、BX、CX和DX)
2个变址和指针寄存器(SI和DI)
2个指针寄存器(SP和BP)
4个段寄存器(ES、CS、SS和DS)
1个指令指针寄存器(IP)
1个标志寄存器(Flags)
- 32位寄存器组
4个数据寄存器(EAX、EBX、ECX和EDX)
2个变址和指针寄存器(ESI和EDI)
2个指针寄存器(ESP和EBP)
6个段寄存器(ES、CS、SS、DS、FS和GS)
1个指令指针寄存器(EIP)
1个标志寄存器(EFlags)
具有一个输入端口和两个输出端口。
32位CPU除了包含了先前CPU的所有寄存器,并把通用寄存器、指令指针和标志寄存器从16位扩充成32位之外,还增加了2个16位的段寄存器:FS和GS。
3、微程序控制器
微程序控制的基本思想,就是仿照通常的解题程序的方法,把操作控制信号编成所谓的“微指令,存放到一个只读存储器里.当机器运行时,一条又一条地读出这些微指令,从而产生全机所需要的各种操作控制信号,使相应部件执行所规定的操作 .采用微程序控制方式的控制器称为微程序控制器。所谓微程序控制方式是指微命令不是由组合逻辑电路产生的,而是由微指令译码产生。一条机器指令往往分成几步执行,将每一步操作所需的若干位命令以代码形式编写在一条微指令中,若干条微指令组成一段微程序,对应一条机器指令。在设计CPU时,根据指令系统的需要,事先编制好各段微程序 ,且将它们存入一个专用存储器(称为控制存储器)中。
微程序控制器由指令寄存器IR、程序计数器PC、程序状态字寄存器PSW、时序系统、控制存储器CM、微指令寄存器以及微地址形成电路、微地址寄存器等部件组成。执行指令时,从控制存储器中找到相应的微程序段,逐次取出微指令,送入微指令寄存器,译码后产生所需微命令,控制各步操作完成。
4、时序系统
- 时序信号:周期、节拍、脉冲等信号
- 产生时序信号的部件则称为时序发生器或时序系统,它们的基准信号是一个振荡器。
5、CPU内部数据通路结构
后记:关于架构的事,还是下次再写吧。毕竟能力有限,我也好先消化一下上面写的这些东西。欢迎大家提出意见,毕竟我也难以保证写出来的这些东西都是正确的。最后,希望大家能够共同进步,在不久的将来,成为一头大牛,分分钟惊呆人们眼球的那种。
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