第1章计算机基础〔第2讲〕.ppt

全国计算机等级考试新思路培训课程 第1章 计算机基础 主讲：肖威 3．微处理器的技术特点（重点，理解） （1）微处理器的发展。 微处理器的主流芯片一直是英特尔体系结构的x86处理器芯片以及奔腾处理器芯片。 1.2 计算机硬件系统 3．微处理器的技术特点（重点，理解） （2）奔腾芯片的技术特点。 奔腾芯片具有10大技术特点： ①超标量（Superscalar）技术。 ②超流水线（Superpipeline）技术。 ③分支预测。 ④双高速缓存的哈佛结构：指令与数据分开。 ⑤固化常用指令。 ⑦采用PCI标准的局部总线。 ⑧错误检测及功能的冗余校验技术。 ⑨内置能源效率技术 ⑩支持多重处理。 1.2 计算机硬件系统 3．微处理器的技术特点（重点，理解） （2）奔腾芯片的技术特点。 ①超标量（Superscalar）技术。 内置多条流水线能同时执行多个处理，实质是以空间换取时间，奔腾由两条整数指令流水线（U指令流水线和V指令流水线）和一条浮点指令流水线组成。 1.2 计算机硬件系统 【超标量】 处理器的内核中一般有多个执行单元（或称功能单元），如算术逻辑单元、位移单元、乘法器等等。未实现超标量体系结构时，CPU在每个时钟周期仅执行单条指令，因此仅有一个执行单元在工作，其它执行单元空闲。超标量体系结构的CPU在一个时钟周期可以同时分派（dispatching）多条指令在不同的执行单元中被执行，这就实现了指令级的并行。 3．微处理器的技术特点（重点，理解） （2）奔腾芯片的技术特点。 ②超流水线（Superpipeline）技术。 超流水线细化了流水并提高主频，实质是以时间换取空间。经典奔腾的每条长整数流水线都分为4级流水，即指令预取、译码、执行和写回结果。每条浮点流水线分为8级流水，前4级与整数流水线相同，后4级则包括2级浮点操作、1级四舍五入及写回浮点运算结果、1级为出错报告。 1.2 计算机硬件系统 注意：超标量和超流水线的含义和区别。 【超流水线】 比如：本来由5个步骤完成的工作，细化为10个步骤来完成。 3．微处理器的技术特点（重点，理解） （2）奔腾芯片的技术特点。 ③分支预测。 为了保持流水线的较高吞吐率，奔腾芯片内置了分支目标缓存器。 ④双高速缓存的哈佛结构：指令与数据分开。 有两个8KB（可扩充为12KB）的超高速缓存，一个用于缓存指令，另一个用于缓存数据，提高访问缓存的命中率。指令与数据分开存储的结构称为哈佛结构，对于保持流水线的持续流动有重要意义。 1.2 计算机硬件系统 【分支预测】 当包含流水线技术的处理器处理分支指令时无法确定该指令的下一条指令。 分支预测用于预测应当执行的下一条指令，并提前加载该指令，以提高整体执行速度。 【双高速缓存的哈佛结构：指令与数据分开】 奔腾处理器当中有两个高速缓存，一个用于存储指令，一个用于存储数据，这就大大提高了高速缓存的命中率，从而不必去搜索整个存储器，就能得到所需要的指令与数据。 3．微处理器的技术特点（重点，理解） （2）奔腾芯片的技术特点。 ⑤固化常用指令。 奔腾把一些常用指令（MOV、ADD、INC及DEC）固化为硬件实现，提高指令执行速度。 ⑥增强的64位数据总线。 奔腾的内部总线为32位，它与存储器之间的外部总线却是64位。它还使用了总线周期通道技术，能在第一周期完成之前就开始第二周期的运行，从而使内存子系统有更多的时间对地址进行译码。 1.2 计算机硬件系统 【固化常用指令】 将常用指令由微代码操作改为由硬件实现，提高执行速度。 【增强的64位数据总线】 处理器内部32位，处理器与内存之间总线采用64为，提高指令与数据的供给能力。 3．微处理器的技术特点（重点，理解） （2）奔腾芯片的技术特点。 ⑦采用PCI标准的局部总线。 局部总线技术的两个标准：一个是PCI标准；另一个是VESA标准。 ⑧错误检测功能及冗余校验技术。 具有内部错误检测功能和功能冗余校验技术。 1.2 计算机硬件系统 【采用PCI标准的局部总线】 PCI标准比VESA标准有很多优势， 能容纳更先进的硬件设计； 支持多处理、多媒体以及数据量很大的应用； 使主板与芯片集的设计大大简化。 【错误检测及功能冗余校验技术】 可在内部多处设置校验，以保证数据传送的正确； 通过双工系统运算结果的比较，判断系统是否出现异常操作。 3．微处理器的技术特点（重点，理解） （2）奔腾芯片的技术特点。 ⑨内置能源效率技术。 当系统不进行工作时，自动进入低耗电的睡眠模式，而只需毫秒级的时间，系统就能恢复到全速状态。 ⑩支持多重处理。 多重处理是指多CPU系统，高速并行处理技术中常用多CPU系统，奔腾适用于多机环境下的数据交换和任务分配。 1.2 计算机硬件系统 重