GEIC200ALG230模塊

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取指令（IF，instruction fetch），即將 條指令從主存儲(chǔ)器中取到指令寄存器的過(guò)程。程序計(jì)數(shù)器中的數(shù)值，用來(lái)指示當(dāng)前指令在主存中的位置。當(dāng)  條指令被取出后，PC中的數(shù)值將根據(jù)指令字長(zhǎng)度自動(dòng)遞增。 [1]  

指令譯碼階段（ID，instruction decode），取出指令后，指令譯碼器按照預(yù)定的指令格式，對(duì)取回的指令進(jìn)行拆分和解釋，識(shí)別區(qū)分出不同的指令類 別以及各種獲取操作數(shù)的方法。 [1]  

執(zhí)行指令階段（EX，execute），具體實(shí)現(xiàn)指令的功能。CPU的不同部分被連接起來(lái)，以執(zhí)行所需的操作。

訪存取數(shù)階段（MEM，memory），根據(jù)指令需要訪問(wèn)主存、讀取操作數(shù)，CPU得到操作數(shù)在主存中的地址，并從主存中讀取該操作數(shù)用于運(yùn)算。部分指令不需要訪問(wèn)主存，則可以跳過(guò)該階段。 [1]  

結(jié)果寫回階段（WB，write back），作為 后 個(gè)階段，結(jié)果寫回階段把執(zhí)行指令階段的運(yùn)行結(jié)果數(shù)據(jù)“寫回"到某種存儲(chǔ)形式。結(jié)果數(shù)據(jù) 般會(huì)被寫到CPU的內(nèi)部寄存器中，以便被后續(xù)的指令快速地存?。辉S多指令還會(huì)改變程序狀態(tài)字寄存器中標(biāo)志位的狀態(tài)，這些標(biāo)志位標(biāo)識(shí)著不同的操作結(jié)果，可被用來(lái)影響程序的動(dòng)作。 [1]  

在指令執(zhí)行完畢、結(jié)果數(shù)據(jù)寫回之后，若無(wú)意外事件（如結(jié)果溢出等）發(fā)生，計(jì)算機(jī)就從程序計(jì)數(shù)器中取得下 條指令地址，開始新 輪的循環(huán)，下 個(gè)指令周期將順序取出下 條指令。 [1]  

對(duì)于CPU而言，影響其性能的指標(biāo)主要有主頻、 CPU的位數(shù)以及CPU的緩存指令集。所謂CPU的主頻，指的就是時(shí)鐘頻率，它直接的決定了CPU的性能，因此要想CPU的性能得到很好地提高，提高CPU的主頻是 個(gè)很好地途徑。而CPU的位數(shù)指的就是處理器能夠 次性計(jì)算的浮點(diǎn)數(shù)的位數(shù)，通常情況下，CPU的位數(shù)越高，CPU 進(jìn)行運(yùn)算時(shí)候的速度就會(huì)變得越快?，F(xiàn)在CPU的位數(shù) 般為32位或者64位。以前人們使用的計(jì)算機(jī)都是32位系統(tǒng)， 近年來(lái)人們使用的計(jì)算機(jī)的處理器中64位所占用的比例則顯得更多，這是因?yàn)?4位的計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度變得更快，提高了人們的工作效率。而CPU的緩存指令集是存儲(chǔ)在CPU內(nèi)部的，主要指的是能夠?qū)PU的運(yùn)算進(jìn)行指導(dǎo)以及優(yōu)化的硬程序。 般來(lái)講，CPU 的緩存可以分為 緩存、緩存和緩存，而那些處理能力比較強(qiáng)的處理器則 般具有較大的緩存。 [4]  

通常來(lái)講，CPU的結(jié)構(gòu)可以大致分為運(yùn)算邏輯部件、寄存器部件和控制部件等。所謂運(yùn)算邏輯部件，主要能夠進(jìn)行相關(guān)的邏輯運(yùn)算，如：可以執(zhí)行移位操作以及邏輯操作，除此之外還可以執(zhí)行定點(diǎn)或浮點(diǎn)算術(shù)運(yùn)算操作以及地址運(yùn)算和轉(zhuǎn)換等命令，是 種多功能的運(yùn)算單元。而寄存器部件則是用來(lái)暫存指令、數(shù)據(jù)和地址的?？刂撇考t是主要用來(lái)對(duì)指令進(jìn)行分析并且能夠發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)。而計(jì)算機(jī)的內(nèi)存又可以分為隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）和只讀儲(chǔ)存器(ROM)。兩者的區(qū)別在于，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器能夠與CPU直接的進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換，也可以將其稱為主存。對(duì)于RAM可以隨時(shí)的進(jìn)行讀寫，而且這個(gè)過(guò)程的速度很快，因此由于主存所具有的這個(gè)優(yōu)點(diǎn)也往往將其作為操作系統(tǒng)或其他正在運(yùn)行中的程序的臨時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)媒介；而只讀存儲(chǔ)器ROM是 種只能讀出事先所存數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器，使用者對(duì)于其內(nèi)部存儲(chǔ)的資料沒(méi)有改變的權(quán)限也無(wú)法對(duì)其進(jìn)行刪除，并且在電源關(guān)閉以后資料并不會(huì)消失。這種內(nèi)存也得到了廣泛的應(yīng)用，在那些資料不需要經(jīng)常變更的電子或電腦系統(tǒng)中得到了很好地應(yīng)用。 [4]  

對(duì)于處理器來(lái)說(shuō)，可將其看作個(gè)規(guī)模較大的集成電路，其主要任務(wù)是加工和處理各種數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的儲(chǔ)存容量相對(duì)較小，其對(duì)大規(guī)模數(shù)據(jù)的處理過(guò)程中具有定難度，且處理效果相對(duì)較低。隨著我國(guó)信息技術(shù)水平的迅速發(fā)展，隨之出現(xiàn)了高配置的處理器計(jì)算機(jī)，將高配置處理器作為控制中心，對(duì)提高計(jì)算機(jī)CPU的結(jié)構(gòu)功能發(fā)揮重要作用。處理器中的核心部分就是控制器、運(yùn)算器，其對(duì)提高計(jì)算機(jī)的整體功能起著重要作用，能夠?qū)崿F(xiàn)寄存控制、邏輯運(yùn)算、信號(hào)收發(fā)等多項(xiàng)功能的擴(kuò)散，為提升計(jì)算機(jī)的性能奠定良好基礎(chǔ)。 [2]  

集成電路在計(jì)算機(jī)內(nèi)起到了調(diào)控信號(hào)的作用，根據(jù)用戶操作指令執(zhí)行不同的指令任務(wù)。處理器是塊超大規(guī)模的集成電路。它由運(yùn)算器、控制器、寄存器等組成，如下圖，關(guān)鍵操作在于對(duì)各類數(shù)據(jù)的加工和處理。 [5]  

傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)容量較小，面對(duì)大規(guī)模數(shù)據(jù)集的操作效率偏低。新代計(jì)算機(jī)采用高配置處理器作為控制中心，CPU在結(jié)構(gòu)功能方面有了很大的提升空間。處理器以運(yùn)算器、控制器為主要裝置，逐漸擴(kuò)散為邏輯運(yùn)算、寄存控制、程序編碼、信號(hào)收發(fā)等多項(xiàng)功能。這些都加快了CPU調(diào)控性能的優(yōu)化升。 [5]  

CPU總線是在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中 快的總線，同時(shí)也是芯片組與主板的核心。人們通常把和CPU直接相連的局部總線叫做CPU總線或者稱之為內(nèi)部總線，將那些和各種通用的擴(kuò)展槽相接的局部總線叫做系統(tǒng)總線或者是外部總線。在內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較單的CPU中，往往只設(shè)置組數(shù)據(jù)傳送的總線即CPU內(nèi)部總線，用來(lái)將CPU內(nèi)部的寄存器和算數(shù)邏輯運(yùn)算部件等連接起來(lái)，因此也可以將這類的總線稱之為ALU總線。而部件內(nèi)的總線，通過(guò)使用組總線將各個(gè)芯片連接到起，因此可以將其稱為部件內(nèi)總線，般會(huì)包含地址線以及數(shù)據(jù)線這兩組線路。系統(tǒng)總線指的是將系統(tǒng)內(nèi)部的各個(gè)組成部分連接在起的線路，是將系統(tǒng)的整體連接到起的基礎(chǔ)；而系統(tǒng)外的總線，是將計(jì)算機(jī)和其他的設(shè)備連接到起的基礎(chǔ)線路。 [4]  

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