硬件的五大單元-初識CPU

五大單元中最重要的控制、算術邏輯被整合到 CPU 的封裝中,系統單元,存儲單元,輸入、輸出單元。

  CPU 其實內部已經含有一些微指令,我們所使用的軟件都要經過 CPU 內部的微指令集來達成才行。指令集主要分爲兩種,兩種設計理念,常用的兩種CPU架構精簡指令集 (RISC) 與 複雜指令集 (CISC) 系統。

精簡指令集 (Reduced Instruction Set Computer, RISC):

  精簡指令集(RISC)比較精簡,所有指令的格式都是一致的,所有指令的指令週期也是相同的,並且採用流水線技術。每個指令處理時間都比較短,性能較好。處理複雜事件需要多個指令完成。很多手機,導航系統,交換機,路由器大多使用的是ARM架構的CPU。
  精簡指令集,是計算機中央處理器的一種設計模式,也被稱爲RISC(Reduced Instruction Set Computing的縮寫)。 [1] 這種設計思路對指令數目和尋址方式都做了精簡,使其實現更容易,指令並行執行程度更好,編譯器的效率更高。常用的精簡指令集微處理器包括DECAlpha、ARC、ARM、AVR、MIPS、PA-RISC、PowerArchitecture(包括PowerPC)和SPARC等。這種設計思路最早的產生緣於有人發現,儘管傳統處理器設計了許多特性讓代碼編寫更加便捷,但這些複雜特性需要幾個指令週期才能實現,並且常常不被運行程序所採用。此外,處理器和主內存之間運行速度的差別也變得越來越大。在這些因素促使下,出現了一系列新技術,使處理器的指令得以流水執行,同時降低處理器訪問內存的次數。早期,這種指令集的特點是指令數目少,每條指令都採用標準字長、執行時間短、中央處理器的實現細節對於機器級程序是可見的(本段來源百度百科)。

複雜指令集(Complex Instruction Set Computer, CISC):

  複雜指令集(CISC)與RISC不同的,CISC在微指令集的每個小指令可以執行一些較低階的硬件操作,指令數目多而且複雜, 每條指令的長度 並不相同。指令執行較爲複雜所以處理時間上較長,但是處理的事件比較豐富。比如AMD、inter的x86架構CPU。
  CISC是臺式計算機系統的基本處理部件,每個微處理器的核心是運行指令的電路。指令由完成任務的多個步驟所組成,把數值傳送進寄存器或進行相加運算。CISC是一種執行整套計算機指令的微處理器,起源於80 年代的MIPS主機(即RISC 機),RISC機中採用的微處理器統稱RISC處理器。這樣一來,它能夠以更快的速度執行操作(每秒執行更多百萬條指令,即MIPS)。因爲計算機執行每個指令類型都需要額外的晶體管和電路元件,計算機指令集越大就會使微處理器更復雜,執行操作也會更慢(本段來源百度百科)。

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