N计算机硬件技术基础第2章.ppt

注1：进程是同一程序的不同体现，并且能并发 执行。各进程间的指令是独立的。 注2. 进程是计算机系统中分配和管理资源的单 位。 注3. 进程的特征 书上P45 注4： 每个进程都可以对系统资源（CPU，MEM， IO）等支配。仿佛是独占的，称为进程虚拟机。 b. 线程 注1.进程内的基本调度和分配单位。它是指可以 和其他进程共享的资源。（Active概念） 注2：线程是进程共享的资源。原来是采用分时 轮流使用的方式。 ③.超线程(Hyper-Threading) a. 超线程技术就是利用特殊的硬件指令，把两个逻辑内核模拟成两个物理芯片，让单个处理器都能使用线程级并行计算，进而兼容多线程操作系统和软件，减少了CPU的闲置时间，提高CPU的运行效率。 b. 超线程改变了线程分享概念，仿佛是独占了 一个线程（CPU资源）。（逻辑独占） c.超线程技术理论上，在一个CPU内部可以像两颗CPU一样在同一时间执行两个线程，P4处理器需要多加入一个Logical CPU Pointer（逻辑处理单元指针）。 因此新的P4 超线程die的面积比老的P4增大了5%。而其余部分如ALU（整数运算单元）、FPU（浮点运算单元）、L2 Cache（二级缓存）则保持不变，这些部分是被分享的。 d.虽然采用超线程技术能同时执行两个线程，但它并不象两个真正的CPU那样，每个CPU都具有独立的资源。 当两个线程要同时需要某些共享的资源时，其中一个还是要暂停，并让出资源，直到这些资源闲置后才能继续。因此超线程的性能并不等于两颗CPU的性能。 五、RISC技术 1.复杂指令集计算 CISC （Complex Instruction Set Computing） ①在CISC微处理器中，指令数量很多，编程很方便。几乎每种想要的操作都有现成的指令可供使用。一般的指令系统都有几百条指令。 ② CISC特点 a.指令代码长短不一致。执行时间周期也不一样。 b.程序设计方便，相对比较短小，功能强大。 c.在80%的工作情况下，只使用其中20%的指令。 只在20%的情况下，才使用其余80%的指令。 注：多流水线的出现，这个大小不一成了问题。 ２.精简指令集计算RISC (Reduced Instruction Set Computing) ①只使用占20%的使用率达80%的常用指令。 ②精简其余80%的不常用指令。 ③硬件简化，优化。(Intel CPU不是完全RISC) 3、RISC技术要点 ①精简了指令数目。 用多条指令完成复杂指令的功能。 ②统一指令的长度 简化的译码，便于流水线操作。 ③增加了寄存器数量 简化了指令寻找操作数的寻址方式。 ④优化了指令流水线技术。 指令结构简单，指令长度固定，寻址方式简 单，执行时间一致，为优化指令的流水线结构提 供了可能。 注：常用的Intel CPU 不是纯RISC。 补充：PowerPC 1. IBM公司在 MCA结构的 PS/2系统失败后。被迫退出PC市场后，1991年再和 Apple、Motorola结盟。 2.Motorola生产的采用RISC结构的CPU，用于和奔腾竞争。 3.技术上先进。市场很失败的东西。 4.目前在中档以上服务器中普遍采用RISC指令系统的CPU，特别是高档服务器全都采用RISC指令系统的CPU。 5.RISC指令系统更加适合高档服务器的操作系统UNIX，现在Linux也属于类似UNIX的操作系统。 6. RISC型CPU与Intel和AMD的CPU在软件和硬件上都不兼容。 7.目前在中高档服务器中采用RISC指令的CPU主要有以下几类： PowerPC处理器、SPARC处理器、PA-RISC处理器、MIPS处理器、Alpha处理器。 2.3节 典型微处理器 一、Intel 微处理器 二、AMD 微处理器 2.4节 CPU的编号识别与性能测试 ①②③④⑤⑥⑦ 上课公用信息邮箱：上面有讲课PPT Email: tju101@163.com Password: tju101tju101 第2章 微处理器 2.1节 微处理器的基本知识 一、微处理器的发展历程 （书上 P26） 1.Intel公司的CPU是主流。 2.字长： 4位、8位、16位、32位和64位 二、微处理器的组成 1.控制器 ①指令寄存器 ②指令译玛器 ③时序和逻辑控制单元 主要功能就是取出指令，分析执行，并对个主要部件进行运行控制。 注：程序计数器PC是记录了当前执行位置小部件。 2.运算器(Arithmetic Logic Unit ) 用于算术逻辑运算。算术运算