计算机底层运转机制:多核、缓存、CPU、CU、ALU、Cache |
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现代CPU 《编译型语言与解释型语言如何在计算机底层运行》中提到,计算机依靠编译器将源代码(编译型编程代码:C之类)编译成机器码执行,准确说,就是用CPU执行。 冯 诺伊曼架构冯 ⋅ \cdot ⋅诺伊曼(1945)提出当前计算机的主流架构,包含以下三大部分: CPU(Central Processing Unit):包含控制单元(Control Unit)、逻辑运算单元(Arithmetic/Logic Unit); 内存:存储指令、数据; 输入输出设备; 概念解析 CPU(Central Processing Unit)CPU,中央处理器,负责执行用户和操作系统下发的指令。此处指令,是以01二进制形式组织的机器码,在物理底层,01用来控制高低电位。 指令集除了加减指令,CPU的电路还要实现很多其他指令:内存读取、逻辑判断。 指令控制物理电位,不同电路厂家电路设计不同,则电路上所能进行的二进制码就不同。 某类CPU能支持一种指令集(instruction set architechture),指令集相当于一种设计图纸,规定了一种CPU架构实现哪些指令。 常见的指令集有: x86:常见ARM:常见MIPSSPARC:龙芯Power:IBM小型机有了指令集: 硬件开发人员只需要关心如何设计电路;软件开发人员只关心如何使用01机器码实现软件功能; 单核CPU的架构前面图片展示了冯 ⋅ \cdot ⋅诺伊曼计算机架构,下图展示了一个单核CPU的架构: 其中包含: Control Unit(CU):控制单元,协调管理; Arithmetic Logic Unit(ALU):数学逻辑单元,接受控制单元CU的命令,负责进行加减乘、与或非运算。 Register:ALU是负责计算逻辑,具体计算的数据是存放在寄存器(Register,几KB大小)中,寄存器以极高的速度( |
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