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CPU主要扮演计算机体系中的的运算器和控制器。运算器核心部件为算术逻辑单元(ALU)、中间寄存器(IR)、运算累加器(ACC)、描述字寄存器(DR)、B寄存器等,主要任务就是发布命令,发挥着整个计算机系统操作的协调与指挥作用,其核心部件为程序状态寄存器PSR,系统状态寄存器SSR, 程序计数器PC,指令均存器等。
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的主频是一个很好地途径。而CPU的位数指的就是处理器能够一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的位数一般为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。一般来讲,CPU 的缓存可以分为一级缓存、二级缓存和三级缓存,而那些处理能力比较强的处理器则一般具有较大的三级缓存。
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CISC
复杂指令系统计算机(Complex Instruction Set Computer,CISC),从计算机诞生以来,人们一直沿用CISC指令集方式。早期的桌面软件是按CISC设计的,并一直沿续到现在。目前,桌面计算机流行的x86体系结构即使用CISC。微处理器(CPU)厂商一直在走CISC的发展道路,包括Intel、AMD,还有其他一些现在已经更名的厂商,如TI(德州仪器)、IBM以及VIA(威盛)等。在CISC微处理器中,程序的各条指令是按顺序串行执行的,每条指令中的各个操作也是按顺序串行执行的。顺序执行的优点是控制简单,但计算机各部分的利用率不高,执行速度慢。CISC架构的服务器主要以IA-32架构(Intel Architecture,英特尔架构)为主,而且多数为中低档服务器所采用。
RISC
精简指令集计算机(Reduced Instruction Set Computer,RISC),是一种执行较少类型计算机指令的微处理器,起源于80年代的MIPS主机(即RISC机),RISC机中采用的微处理器统称RISC处理器。这样一来,它能够以更快的速度执行操作(每秒执行更多百万条指令,即MIPS)。因为计算机执行每个指令类型都需要额外的晶体管和电路元件,计算机指令集越大就会使微处理器更复杂,执行操作也会更慢。
CISC与RISC对比
CISC计算机的指令系统比较丰富,有专用指令来完成特定的功能。因此,处理特殊任务效率较高。RISC设计者把主要精力放在那些经常使用的指令上,尽量使它们具有简单高效的特色。对不常用的功能,常通过组合指令来完成。因此,在RISC 机器上实现特殊功能时,效率可能较低。但可以利用流水技术和超标量技术加以改进和弥补。
CISC机器的存储器操作指令多,操作直接。RISC对存储器操作有限制,使控制简单化。
CISC汇编语言程序编程相对简单,科学计算及复杂操作的程序社设计相对容易,效率较高。RISC汇编语言程序一般需要较大的内存空间,实现特殊功能时程序复杂,不易设计。
CISC机器是在一条指令执行结束后响应中断。RISC机器在一条指令执行的适当地方可以响应中断。
CISCCPU包含有丰富的电路单元,因而功能强、面积大、功耗大。RISCCPU包含有较少的单元电路,因而面积小、功耗低。
CISC微处理器结构复杂,设计周期长。RISC微处理器结构简单,布局紧凑,设计周期短,且易于采用最新技术。
CISC微处理器结构复杂,功能强大,实现特殊功能容易。RISC微处理器结构简单,指令规整,性能容易把握,易学易用。
CISC机器则更适合于通用机。RISC由于RISC指令系统的确定与特定的应用领域有关,故RISC 机器更适合于专用机。
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