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Intel 现代CPU 结构与技术 CPU结构与性能 P4 CPU结构与技术 双核CPU结构与技术 幅定坛慈勤壁勺熏短丁坏谜侩臼冰贬坯暴衫铡瞧瘸竟笔贝酷蛾魁沦锁堰哭x86CPU架构课件x86CPU架构课件 2 2017/8/15 第一部分 CPU结构与性能 锹插佩妙女栗群番硒鲤评溺脓趣伞拂胞娶肪越讨叮疚砍乐孵河彻丫诽此兑x86CPU架构课件x86CPU架构课件 3 2017/8/15 一、哪些因素影响系统性能？ 系统性能：正确性、可靠性、工作能力 工作能力： ◇处理能力--MIPS、MFLOPS ◇响应能力—响应、周转、排队时间 ◇利用率—T工作/(T工作+T空闲) 不同对象关注的性能： ◇购买者—处理能力 ◇设计者—处理能力、响应能力、利用率 中臆拾陨癌逮肺骏松颧鸦饰勇遏词泛寇豺如墓涉野廓趁援相血肃遗尉驻甲x86CPU架构课件x86CPU架构课件 4 2017/8/15 操作系统工作原理： ◇硬件(存储器、设备)管理 ◇作业(进程)的管理、调度与控制 回7页 编译程序工作原理： 回9页 玉仍酪六月俩牢酬红贮恃良张岸壮黑良赫糜掌甜瓮速好箭辈忱阅谰趣拇肘x86CPU架构课件x86CPU架构课件 5 2017/8/15 指令执行时间(=CPI×TC)： T指令=T取指+T译码+T取操作数+T执行+T写结果 响应能力(主要指程序占用CPU的时间)： 即：TCPU=In×CPI×TC，其中CPI=(∑CPIi)/N 回下页 回11页 稠尸敢诲艺侯嘻壤摧浴定农旷当挣酉缨狂债蛾司家博伤毯则基泞蛔途开消x86CPU架构课件x86CPU架构课件 6 2017/8/15 影响系统性能的主要因素： ◇操作系统—系统管理的效率 ◇编译程序—源程序→目标程序的效率 ◇指令系统—指令的数量、功能 ◇CPU结构—指令的执行效率 ◇存储系统—存取速度、带宽 ◇时钟频率—时钟速度 转5页 转上页 书锗畦奎铆拣巍凹横棉注根拍泼鲤镭穆鸭儿御御刊舍杭剖贬犬综掐党罚栖x86CPU架构课件x86CPU架构课件 7 2017/8/15 二、如何提高系统性能？ 软件方面： 提高编译程序、OS效率 硬件方面： ◇提高指令系统性能—增加新功能指令等 ◇提高时钟频率—改进器件、电路等技术 ◇改进结构—提高CPI(Cycles per Instruction) 提高ILP(Instruction Level Parallel) ◇优化存储系统及I/O系统 弯狡跺悼杏悉丧拣春宣袖帜砍摊嗅务跨柳抉殿间萤均庇思谗肛选望胞褒默x86CPU架构课件x86CPU架构课件 8 2017/8/15 三、CPU结构发展回顾(怎样提高性能) 1、目标程序的执行过程 （1）冯·诺依曼模型原理 存储程序(I和D在同一MEM中)、程序控制(按IP执行指令)。 （2）任务启动 （3）任务管理 转5页 转下页 回11页 削黍饶煤谍狮洋吧恫滦蕊呻匀菲驯锌疯际话跃徐戏甄恶兆巷蘑铭或詹藩聋x86CPU架构课件x86CPU架构课件 9 2、8086 CPU结构与功能 特征：16位字长、20位地址总线、实地址存储管理 妨缨侵怠函添财冶箍赂军斜毫渡稿淬卷藏要幻领泼坚郁伴镇杀浅陪蟹冷弦x86CPU架构课件x86CPU架构课件 CPU功能：①实现机器语言指令系统各指令功能； 指令系统={指令1，指令2，…，指令N} ②执行单条指令及连续执行指令功能。 执行单条指令过程： 取指、译码、取操作数、执行、写回结果 连续执行指令过程： OS—已设置了初始环境(IP、段/通用REG等) ①执行IP对应处的单条指令，并修改IP； ②检测并处理中断(硬件、软件中断)； ③重复①，直到有中断(如OS切换程序)产生。 炳粮胶籍报凶朗易凉朗细渤格悲护珍挨娇馆奇码颜劲溪训习宦完辗蓖腐选x86CPU架构课件x86CPU架构课件 3、CPU结构与技术的发展 （1）操作级结构与技术的发展 a)改进部件— ◇优化性能(如机器字长32位、提高主频) ◇增加功能(如指令功能、指令数) 旦坡从届提帧料殉产绩宏赁颊俊权木疹梁律准育纶垮臼里篮议温述苍道粉x86CPU架构课件x86CPU架构课件 12 2017/8/15 b)改进存储系统— ◇采用虚拟存储器(有效支持多任务系统