通用微处理器

第五章 通用微处理器

5.1 8086/8088 CPU 的外特性

一、8086/8088 CPU 的引脚信号

1) 地址线：015AD ~AD ，1619A ~A ，20位地址总线，地址线和数据线分时复用； 2) 数据线：015AD ~AD ，07AD ~AD

3) ALE ：地址锁存信号，高电平时015AD ~AD 为地址信息，输出； 4)

DEN ：数据允许信号，输出；

5) DT /R ：数据收发信号； 6) RD ：读信号，输出；

7)

WR ：写信号，输出；

8) M /IO ：存储器/输入输出控制信号，输出； 9) RESET ：复位信号，输入；

10) NMI ：不可屏蔽中断信号，输入； 11) INTR ：中断信号，输入；

12) READY ：数据准备好，输入； 13) CLK ：时钟信号，输入；

14) MN/MX：最大模式、最小模式控制信号，输入。

二、数据和地址信号线的分时复用

8282：8位地址锁存器，STB锁存信号，需要3片；

8286：8位数据收发器，需要2片。

T=1时，数据由A端输入，B端输出；

T=0时，数据由A端输出，B端输入；

OE：输出允许。

5.2 8086 CPU的内部结构

一、8086 CPU的结构特点

1.两级流水结构；

2.总线分时复用；

3.存储空间分段管理；

4.指令集丰富；

5.寄存器组丰富。

二、寄存器组

1.数据寄存器组：

AX：累加器，BX：基址寄存器，CX：计数器，DX：数据寄存器。

2.指示寄存器和变址寄存器组：

SI：源变址器，DI：目的变址器，SP：堆栈指示器，BP：基础指示器。

3.段寄存器：

CS：代码段寄存器，DS：数据段寄存器，ES：辅助段寄存器，SS：堆栈段寄存器。

4.程序计数器：IP；

5.标志寄存器：IF

进位标志：CF，零标志：ZF，符号标志：SF，溢出标志：OF，辅助进位标志：AF，

奇偶标志：PF，方向标志：DF，中断标志：IF，跟踪标志：TF。

1：偶数0：低→高0：不允许

0：奇数1：高→低1：允许

三、20位地址形成

1.存在的矛盾：8086CPU有20根地址线，寻址能力为1M，而内部的寄存器为16位寄存器，

每个寄存器的寻址能力为64K。

2.解决办法：分段寻址，用两个16位寄存器转换为1个20位地址。

每个地址分为两部分，段地址和偏移地址，称为一个逻辑地址，表示为段地址:偏移地址。

每个段的大小为64K，段地址表示段的起始地址，偏移地址表示段内的地址。

一个真实的内存地址称为物理地址，是每个内存单元的唯一的20位地址。

3.逻辑地址和物理地址的转换公式：

物理地址= 10H*段地址+ 偏移地址。

一个逻辑地址唯一地对应着一个物理地址，而一个物理地址对应于多个逻辑地址。

FFFFH:0 = FFFF0H F000H:FFF0H = FFFF0H

4.偏移地址寄存器与段寄存器之间的默认对应关系：

代码段：CS:IP；

数据段：DS:BX，DS:SI，DS:DI；

堆栈段：SS:SP，SS:BP。

5.段与段之间是有交叠的，相邻段之间相差16Bytes。

DS=1000H, CS=1001H

数据段的物理地址：10000H~1FFFFH

代码段的物理地址：10010H~2000FH

五、数据在存储器中的存放次序

数据在存储器中的存放方式称为字序，8086的存放原则是：低位在前，高位在后。 例如：在20000H 地址存放55AAH

long int a = 0x22334455;

六、堆栈

1. 堆栈的概念

堆栈是由栈顶和栈底构成的，每次对数据的操作都是在栈顶进行的。 堆栈的操作有两种：入栈 – PUSH, 出栈 – POP 。

2. 8086堆栈操作的过程

8086中当前堆栈的栈顶由SS:SP 指示； 入栈过程：PUSH AX 假设：SS=9000H, SP=1000H, AX=55AAH

1) SP-1→SP ：SP=0FFFH ；

2) 将AH →SS:SP 中：[90FFFH]=55H ； 3) SP-1→SP ：SP=0FFEH;

4) 将AL →SS:SP 中：[90FFEH]=AAH 。 出栈操作：POP BX

1) SS:SP →BL ：BL=AAH ；

AAH 55H

20000H 20001H

55H 44H 60000H 60001H 33H 22H

60002H 60003H

…

…

…

10000H

10010H

1FFFFH

2000FH

数据段

代码段

2) SP+1→SP ：SP=0FFFH; 3) SS:SP →BH ：BH=55H 4) SP+1→SP 。

5.3 8086的工作时序

8086CPU 读数据时序

CLK

M/IO 地址输出

A19~A16

地址输出AD15~AD0数据输出

ALE

RD

DT/R

DEN

T 1

T 2

T 3

T 4

采样READY信号

一、T1状态：

M /IO ：置高电平，表示存储器读，一直持续到

T 4状态；

地址：由A 19~A 16和AD 15~AD 0送出地址数据；

ALE ：通知8282对地址数据进行锁存，在ALE 的下降沿锁存地址；

DT /R ：输出低电平，表示总线读周期； DEN ：输出高电平，禁止8286进行数据收发。

AAH 55H

90FFEH 90FFFH

91000H

二、T2状态：

地址线：撤销地址输出，变为高阻态；

DEN：变为低电平，指示8282数据流的方向为输入；

RD：输出低电平，给出读信号。

三、T3状态：

AD15~AD0：存储器将数据送到数据总线上。

四、T4状态：

AD15~AD0：CPU在T3状态和T4状态之间的下降沿获取数据；

五、Tw状态：

当存储器速度比较慢时，在T3状态无法给出数据信号，需要在T3状态和T4状态之间插入等待状态T w。

由外部电路产生一个READY信号输入CPU，CPU在T3的前沿(下降沿)采样READY，若为高电平，则在T3状态和T4状态之间插入T w状态。在每个T w状态的前沿继续采样READY 信号，直到READY信号为低电平为止。

在T w状态中，CPU等待存储器的数据。

5.4 IBM PC计算机的工作原理

一、结构图

二、8086的初始状态

1.除CS之外的所有寄存器清零；

2.CS=0FFFFH；

3.PC机在逻辑地址0FFFF0H设置一条转移指令，转移到ROM BIOS中的初始化程序运行。

多周期微处理器设计

微处理器系统设计 课程设计 版本v1.0 专业：集成电路设计与集成系统班级：电路1303班 姓名：周小朋 学号：05136085 2016年6月20 ~ 2016年7月1日

多周期微处理器设计 注：非正式版，仅为初稿 一、功能描述 MIPS微处理器是典型的32位定长指令字RISC处理器，此次设计的微处理器是基于verilogHDL语言、兼容MIPS指令格式、带有I/O接口和中断处理电路、能够实现26条指令功能，并且可以在DE2开发板上进行下载验证的多周期CPU。可以实现的指令包括，R型：add、addu、sub、subu、and、or、xor、nor、slt、sltu、sll、srl、sra、jr；I型：addi、addiu、lui、andi、ori、xori、lw、sw、beq、bne；J型：jal、jump。并且可以实现一段流水灯程序，程序的样式为1）10101010->010*******切换间隔为0.5秒2）11110000->00001111，切换间隔为1秒。两种样式通过按键控制。 二、设计方案 1.总体设计方案 此次设计是在前期课程已经设计好的单周期CPU上进行多周期CPU的设计，多周期指令的执行分为5个阶段：取指、译码、执行、访存、回写。由于PC，指令存储器只能在需要时写入新值，因此必须有“写使能信号”控制。可以用状态机来实现5个状态的转换以及控制信号的产生。来控制此次设计要实现一段流水灯程序，总共有两组不同的花型切换。可以先利用ori指令初始化第一组花型到两个寄存器，再利用SW指令将存到寄存器的花型读出存储到IO接口，通过LED显示，最后用J指令实现花型的循环，此即使第一组花型的实现。接下来考虑按键切换到下一组花型，可以使用按键产生一个中断信号，当按下按键时，进入中断程序，在中断程序里边存储第二个花型及其花型切换与循环，实现方式与花型一相同。时间的控制可以利用指令的条数进行控制，通过分频产生一个标准时钟，sw占用4个时钟周期，j型占用2个时钟周期，可以通过指令的条数来控制题目所需要的0.5s与1s。花型跳转示意图如下： 图1.流水灯实现示意图 总体设计框图如下：

嵌入式CPU分类

嵌入式CPU分类 马秉镇10021170 杨张先河10021173 薛祎凡10021174 徐鑫10021176 按功能分类： 一、嵌入式微处理器 嵌入式微处理器（Micro Processor Unit，MPU）是由通用计算机中的CPU演变而来的。它的特征是具有32位以上的处理器，具有较高的性能，当然其价格也相应较高。但与计算机处理器不同的是，在实际嵌入式应用中，只保留和嵌入式应用紧密相关的功能硬件，去除其他的冗余功能部分，这样就以最低的功耗和资源实现嵌入式应用的特殊要求。和工业控制计算机相比，嵌入式微处理器具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高的优点。 目前主要的嵌入式处理器类型有Am186/88、386EX、SC-400、Power PC、68000、MIPS、ARM/ StrongARM系列等。 二、嵌入式微控制器 嵌入式微控制器(Microcontroller Unit, MCU)的典型代表是单片机，从70年代末单片机出现到今天，虽然已经经过了20多年的历史，但这种8位的电子器件目前在嵌入式设备中仍然有着极其广泛的应用。单片机芯片内部集成ROM/EPROM、RAM、总线、总线逻辑、定时/计数器、看门狗、I/O、串行口、脉宽调制输出、A/D、D/A、Flash RAM、EEPROM等各种必要功能和外设。和嵌入式微处理器相比，微控制器的最大特点是单片化，体积大大减小，从而使功耗和成本下降、可靠性提高。微控制器是目前嵌入式系统工业的主流。微控制器的片上外设资源一般比较丰富，适合于控制，因此称微控制器。 由于MCU低廉的价格，优良的功能，所以拥有的品种和数量最多，比较有代表性的包括8051、MCS-251、MCS-96/196/296、P51XA、C166/167、68K系列以及MCU 8XC930/931、C540、C541，并且有支持I2C、CAN-Bus、LCD及众多专用MCU和兼容系列。目前MCU占嵌入式系统约70%的市场份额。近来Atmel出产的Avr单片机由于其集成了FPGA等器件，所以具有很高的性价比，势必将推动单片机获得更高的发展。 三、嵌入式DSP处理器 嵌入式DSP处理器(Embedded Digital Signal Processor, EDSP)，是专门用于信号处理方面的处理器，其在系统结构和指令算法方面进行了特殊设计，具有很高的编译效率和指令的执行速度。在数字滤波、FFT、谱分析等各种仪器上DSP获得了大规模的应用。 DSP的理论算法在70年代就已经出现，但是由于专门的DSP处理器还未出现，所以这种理论算法只能通过MPU等由分立元件实现。MPU较低的处理速度无法满足DSP的算法要求，其应用领域仅仅局限于一些尖端的高科技领域。随着大规模集成电路技术发展，1982年世界上诞生了首枚DSP芯片。其运算速度比MPU快了几十倍，在语音合成和编码解码器中得到了广泛应用。至80年代中期，随着CMOS技术的进步与发展，第二代基于CMOS工艺的DSP芯片应运而生，其存储容量和运算速度都得到成倍提高，成为语音处理、图像硬件处理技术的基础。到80年代后期，DSP的运算速度进一步提高，应用领域也从上述范围扩大到

嵌入式微处理器系统读书报告

《嵌入式微处理器系统》专题读书报告 姓名：全妤

1、引言 随着医疗电子、智能家居、物流管理和电力控制等方面的不断风靡，嵌入式系统利用自身积累的底蕴经验，重视和把握这个机会，想办法在已经成熟的平台和产品基础上与应用传感单元的结合，扩展物联和感知的支持能力，发掘某种领域物联网应用。作为物联网重要技术组成的嵌入式系统，嵌入式系统的视角有助于深刻地、全面地理解物联网的本质。 2、嵌入式系统的概念 嵌入式系统被定义为以应用为中心、计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积功耗严格要求的专用计算机系统。 2.1嵌入式系统的组成 一个嵌入式系统装置一般都由嵌入式计算机系统和执行装置组成。嵌入式计算机系统是整个嵌入式系统的核心，由硬件层、中间层、系统软件层和应用软件层组成。执行装置也称为被控对象，它可以接受嵌入式计算机系统发出的控制命令，执行所规定的操作或任务。 2.1.1 硬件层 硬件层中包含嵌入式微处理器、存储器（SDRAM、ROM、Flash等）、通用设备接口和I/O接口（A/D、D/A、I/O等）。

在一片嵌入式处理器基础上添加电源电路、时钟电路和存储器电路，就构成了一个嵌入式核心控制模块。其中操作系统和应用程序都可以固化在ROM中。 1）嵌入式微处理器 嵌入式系统硬件层的核心是嵌入式微处理器，嵌入式微处理器与通用CPU最大的不同在于嵌入式微处理器大多工作在为特定用户群所专用设计的系统中，它将通用CPU许多由板卡完成的任务集成在芯片内部，从而有利于嵌入式系统在设计时趋于小型化，同时还具有很高的效率和可靠性。 2）存储器 嵌入式系统需要存储器来存放和执行代码。嵌入式系统的存储器包含Cache、主存和辅助存储器。 3）通用设备接口和I/O接口 嵌入式系统和外界交互需要一定形式的通用设备接口，如A/D、D/A、I/O等，外设通过和片外其他设备的或传感器的连接来实现微处理器的输入/输出功能。每个外设通常都只有单一的功能，它可以在芯片外也可以内置芯片中。外设的种类很多，可从一个简单的串行通信设备到非常复杂的802.11无线设备。

微处理器发展史

微处理器发展史 CPU发展史 CPU也称为微处理器，微处理器的历史可追溯到1971年，当时INTEL公司推出了世界上第一台微处理器4004。 它是用于计算器的4位微处理器，含有2300个晶体管。从此以后，INTEL便与微处理器结下了不解之缘。 下面以INTEL公司的80X86系列为例介绍一下微处理器的发展历程。 1978和1979年， INTEL公司先后推出了8086和8088芯片，它们都是16位微处理器， 内含29000个晶体管，时钟频率为4.77MHz，地址总线为20位， 可使用1MB内存。它们的内部数据总线都是16位，外部数据总线8088是8位，8086是16位。

1981年 8088芯片首次用于IBMPC机中，开创了全新的微机时代。最早的i8086/8088是采用双列直插（DIP）形式封装， 从i80286开始采用方形BGA扁平封装（焊接）， 从i80386开始到Pentiumpro开始采用方形PGA（插脚），1982年， INTEL推出了80286芯片，该芯片含有13.4万个晶体管，时钟频率由最初的6MHz逐步提高到20MHz。 其内部和外部数据总线皆为16位，地址总线24位，可寻址16MB内存。80286有两种工作方式：实模式 和保护模式。 1985年 INTEL推出了80386芯片，它是80X86系列中的第一种32位微处理器，内含27.5万个晶体管， 时钟频率为12.5MHz，后提高到20MHz，25MHz，33MHz。

其内部和外部数据总线都是32位，地址总线也是32位，可寻址4GB内存。 它除具有实模式和保护模式外，还增加了一种叫虚拟86的工作方式，可以通过同时模拟多个8086 处理器来提供多任务能力。 除了标准的80386芯片(称为80386DX)外，出于不同的市场和应用考虑，INTEL又陆续推出了一些 其它类型的80386芯片： 80386SX、80386SL、80386DL等。 1988年 推出的80386SX是市场定位在80286和80386DX之间的一种芯片，其与80386DX的不同在于 外部数据总线和地址总线皆与80286相同，分别是16位和24位(即寻址能力为16MB)。 1990年 推出的80386SL和80386DL都是低功耗、节能型芯片，主要用于便携机和节能型台式机。

共享总线多微处理器系统中分布式仲裁方案的研究及实现

第!"卷第#期 #$$!年!月浙江大学学报%工学版&’()*+,-(./0123,+45+361*7389%:+43+11*3+4;<31+<1&=(->!"?(># @,*>#$$! 收稿日期A #$$#B $C B D E > 基金项目A 浙江省F 九五G 重点科技资助项目%H E #D $D #I C &> 作者简介A 刘峰%D H "D J&K 男K 山东鱼台人K 博士K 从事分布式并行处理系统和生物医学信息处理研究>:B L ,3-A <-7-9.M 7(0)><(L 共享总线多微处理器系统中 分布式仲裁方案的研究及实现 刘峰K 葛霁光 %浙江大学生物医学信息研究所K 浙江杭州!D $$#"& 摘要A 共享总线多微处理器系统具有相当高的性能价格比K 但随着处理器速度的不断提高K 总线通信带宽和可靠 性成为限制并行处理能力的主要瓶颈>总线仲裁对提高系统性能具有关键的作用>分布式一致优先权机制是一种 新型的仲裁机制模型> 在此基础上提出了基于时间变化的优先权仲裁事务缓冲的分布式仲裁方案>仲裁缓冲机制能够充分利用系统总线的并发特性来提高总线的利用率K 此机制有利于并行处理系统中的实时和总线重负载应用 环境>虚拟令牌环和时变优先权策略为处理器节点公平地共享总线资源提供了保障>多字节优先权标识使优先权 更易于扩展>仿真工作验证了所提方案的正确性> 关键词A 并行处理N 仲裁缓冲N 虚拟令牌环N 实时仲裁N 优先权队列 中图分类号A O P !$!文献标识码A Q 文章编号A D $$E B H "!R %#$$!&$#B $D "E B $"S T U V W X Y VZ [\]^[^Y T X T Z _Y_‘V Z a T b Z c U T ^VX b c Z T b X T Z _Ya d e ^[^a Z Yc U a f c X a ^V[U ]T Z \b _d ^a a _b a W a T ^[ g h 5i 1+4K j :’3B 4),+4 %k l m n o n p n q r st o r u r v o w x u x l yzq y o w x u k l s r {|x n o r l K }~q !o x l v "l o #q {m o n $K %x l v &~r p !D $$#"K ’~o l x &(c a T b X d T A )340*,83((.*1*.(*L ,+<1,4,3+78<(7837,+173*,,-1.1,8)*1(.,)7B 70,*1+L )-83**(<177(*7 79781L 7>)(-161*K -3808013+<*1,73+4-9*,*3+4*(-80(.**(<177(*7*11+K 801<(L L )+3<,83(+, ,++-3+80,++*1-3,,3-389(.803779781L 0,7,1<(L 1,+1771+83,-.,<8(*,..1<83+4*,*,--1-**(<1773+4>h +801-,9.(* 4,3+3+43L **(61L 1+8(.(61*,--*1*.(*L ,+<1(.803779781L K ,)7,*,38*,83(+37,8801<(*1*(7383(+>O 01 8*,+7,<83(+B ,)..1*1+83L 1B 6,*3,,-1**3(*389,*,38*,83(+7<01L 1,,71+(+,+(61-,*,38*,83(+L (+1- K +378*3,)81+)+3.(*L **3(*389L (+1-K 37**171+81+3+8037*,*1*>O 018*,+7,<83(+B ,)..1*1+,*,38*,83(+ L 1<0,+37L )71780179781L ,)7**(*1*898(*,37180179781L .7)71*,83(K -03<03761*9**(.38,,-1.(**1,- B 83L 1,**-3<,83(+7,++01,69,)7-(,+1+63*(+L 1+83+*,*,--1-**(<1773+479781L >O 0163*8),-8(/1+*3+4,++ 83L 1B 6,*3,,-1**3(*389*(-3<3174),*,+81180,870,*1+.,3*-9,)7*17()*<17,*1,<<1771+.,3*-9,9,--**(<177(* +(+17>@)-83B ,981**3(*389*(-3<9L ,/177<,-,,-1**3(*3891,731*>;3L )-,83(+,++3L *-1L 1+8,83(+-(*/61*3.31+.1,73,3-389(.801**171+81+,*,38*,83(+7<01L 1 >0^W 1_b V a A *,*,--1-**(<1773+4N 8*,+7,<83(+B ,)..1*1+Q *,38*,83(+N 63*8),-8(/1+*3+4N *1,-B 83L 1 ,*,38*,83(+N **3(*3892)1)1 高性能并行计算的基础是由多个微处理器按照 一定的拓扑关系组成的硬件处理平台>共享总线多 微处理器系统具有良好的性能价格比K 从而成为构造几个到几十个微处理器组成的小规模多微处理器系统首先关注的体系结构>对于共享总线多微处理器系统而言K 系统总线既是协同多个微处理器进行万方数据

国产处理器四大流派

为了完虐AMD/英特尔，国产处理器 四大流派都做了什么 2016-07-15 09:54:48 来源：超能网中晟宏芯：借力蓝色巨人IBM，Power架构能撑起一片天？ 通用处理器架构也曾百花齐放，Intel当年面对的对手比现在多得多，但X86现在差不多一统天下了，能跟Intel竞争的公司就更少了，强大如IBM这样拥有Power架构的公司也不行了，他们索性于2013年联合NVIDIA、泰安电脑等公司成立OpenPower开放联盟，其他公司也可以获得Power架构授权。此后在2014年还推动成立中国POWER技术产业生态联盟，IBM与多家中国公司签署了授权协议，中晟宏芯就是其中的一家。 IBM的Power架构一度成为国产处理器的希望 中晟宏芯成立于2013年，发起人是江苏梦兰集团、江苏中晟智源、苏州高新创业投资集团，梦兰集团之前我们说过是中科院旗下的公司，而后两者可以说是江苏政府代表，因此中晟宏芯获得Power架构技术得到了工信部及江苏政府、中科院计算所的支持，计算所甚

至派了一个技术团队，如果一切都能按照预定的引进、消化、吸收，中晟宏芯应该在2019年推出国产化的Power处理器。 但是事与愿违，中晟宏芯虽然很快就推出了CP1处理器，但这只是IBM Power 8处理器的马甲而已，还没等这家公司消化Power技术，他们就闹出了欠薪风波，中科院派出的技术人员发不出工资，此后公司也不断动荡，股东发生变化，人员也波动频繁，指望中晟宏芯推动Power架构国产化是没希望了。 此外，IBM的Power架构在国内银行等关键行业有重要应用，而且Power处理器性能强劲，是个好东西，但真要引进消化也没这么容易，以Power 8架构为例，它是12核心96线程，核心面积达到了650mm2，复杂度远高于普通处理器，再加上原本使用的是IBM 自己的22nm SOI工艺，而SOI工艺已经没多少代工厂搞了（GlobalFoundries用过，28nm 节点放弃，后来又继承了IBM的衣钵），这无疑增加了Power处理器的国产化难度。 兆芯/海光：中国能用X86技术打败Intel、AMD？ 前面提到的国产处理器中，除了军方背景的申威、飞腾之外，基于MIPS、SPARC以及Power架构的处理器发展过程都是一波三折，他们面临的核心问题也是一样的——软件生态远不如X86。既然大家都能注意到这个问题，那中国为什么不直接选择X86体系呢？这是个好问题，你还别说，国内还真有搞X86架构的。 国内较早跟X86架构授权有关的是北大微电子中心，2005年AMD跟中国政府达成了协议，科技部指定北大微电子中心接收AMD Geode-2处理器技术授权，北大微电子中心还把这事作为重点宣传，表示“这是美国历史上，第一次向在美国境外授权开发X86兼容的微处理器及系统芯片。此次合作也是迄今为止中美半导体领域最具影响力的技术合作。” AMD给的这个处理器是X86架构的，中国因此获得了X86技术，不过Geode处理器大部分人是没听说过的吧，因为这是AMD嵌入式处理器，其最初起源于Cyrix公司的

微处理器系统与嵌入式系统1—7章最全答案合集

“微处理器系统原理与嵌入式系统设计”第一章习题解答 1.1 什么是程序存储式计算机？ 程序存储式计算机指采用存储程序原理工作的计算机。 存储程序原理又称“·诺依曼原理”，其核心思想包括： ●程序由指令组成，并和数据一起存放在存储器中； ●计算机启动后，能自动地按照程序指令的逻辑顺序逐条把指令从存储器中 读出来，自动完成由程序所描述的处理工作。 1.2 通用计算机的几个主要部件是什么？ ●主机（CPU、主板、存）； ●外设（硬盘/光驱、显示器/显卡、键盘/鼠标、声卡/音箱）； 1.3 以集成电路级别而言，计算机系统的三个主要组成部分是什么？ 中央处理器、存储器芯片、总线接口芯片 1.4 阐述摩尔定律。 每18个月，芯片的晶体管密度提高一倍，运算性能提高一倍，而价格下降一半。 1.5 讨论：摩尔定律有什么限制，可以使用哪些方式克服这些限制？摩尔定律还会持续多久？在摩尔定律之后电路将如何演化？ 摩尔定律不能逾越的四个鸿沟：基本大小的限制、散热、电流泄露、热噪。具体问题如：晶体管体积继续缩小的物理极限，高主频导致的高温…… 解决办法：采用纳米材料、变相材料等取代硅、光学互联、3D、加速器技术、多核…… （为了降低功耗与制造成本，深度集成仍是目前半导体行业努力的方向，但这不可能永无止，因为工艺再先进也不可能将半导体做的比原子更小。用作绝缘材料的二氧化硅，已逼近极限，如继续缩小将导致漏电、散热等物理瓶颈，数量集成趋势终有终结的一天。一旦芯片上线条宽度达到纳米数量级时，相当于只有几个分子的大小，这种情况下材料的物理、化学性能将发生质的变化，致使采用现行工艺的半导体器件不能正常工作，摩尔定律也就要走到它的尽头了。业界专家预计，芯片性能的增长速度将在今后几年趋缓，一般认为摩尔定律能再适用10年左右，其制约的因素一是技术，二是经济。）

cpu包括

Cpu 的组成: CPU的内部由寄存器、控制器、运算器和时钟四个部分组成，各个部分之间由电流信号相互连通。 寄存器中的种类和作用包括: 1.数据寄存器 数据寄存器（Data Register，DR）又称数据缓冲寄存器，其主要功能是作为CPU和主存、外设之间信息传输的中转站，用以弥补CPU 和主存、外设之间操作速度上的差异。 数据寄存器用来暂时存放由主存储器读出的一条指令或一个数据字；反之，当向主存存入一条指令或一个数据字时，也将它们暂时存放在数据寄存器中。 数据寄存器的作用是： （1）作为CPU和主存、外围设备之间信息传送的中转站；

（2）弥补CPU和主存、外围设备之间在操作速度上的差异； （3）在单累加器结构的运算器中，数据寄存器还可兼作操作数寄存器。 2.指令寄存器 指令寄存器（Instruction Register，IR）用来保存当前正在执行的一条指令。 当执行一条指令时，首先把该指令从主存读取到数据寄存器中，然后再传送至指令寄存器。 指令包括操作码和地址码两个字段，为了执行指令，必须对操作码进行测试，识别出所要求的操作，指令译码器（Instruction Decoder，ID）就是完成这项工作的。指令译码器对指令寄存器的操作码部分进行译码，以产生指令所要求操作的控制电位，并将其送到微操作控制线路上，在时序部件定时信号的作用下，产生具体的操作控制信号。 指令寄存器中操作码字段的输出就是指令译码器的输入。操作码一经译码，即可向操作控制器发出具体操作的特定信号。 3.程序计数器 程序计数器（Program Counter，PC）用来指出下一条指令在主存储器中的地址。 在程序执行之前，首先必须将程序的首地址，即程序第一条指令

实验CPU通用寄存器组 计算机组成原理

实验CPU 通用寄存器组 一、实验目的 （1）了解通用寄存器组的用途及对CPU的重要性。 （2）掌握通用寄存器组的设计方法。 二、实验原理 通用寄存器组是CPU的重要组成部分。从存储器取来的数据要放在通用寄存器中；从外部设备取来的数据除DMA方式外，要放在通用寄存器中。向存储器输出的数据也是从通用寄存器中取出；向外部设备输出的数据除DMA方式外也是从通用寄存器中取出来的。由于从通用寄存器组中取数据比从存储器或者外部设备取数据快得多，因此参加算术运算和逻辑运算的数据一般是从通用寄存器组中取出，它向算术逻辑单元ALU提供了进行算术运算和逻辑运算所需要的两个操作数，同时又是运算结果的暂存地。通用寄存器组内寄存器的数目与CPU性能有关，CPU性能预告，通用寄存器组内的寄存器数目越多。由于算术逻辑运算需要两个操作数，因此通用寄存器组有两个读端口，负责提供进行算术逻辑单元需要的源操作数和目的操作数。通用寄存器组有1个写端口，负责将运算结果保存到指定的寄存器内。根据通用寄存器组的功能要求，一个只有4个16位寄存器的通用寄存器组的框图如下图所示。 在上图所示的电路中，当reset为低电平时，将4个16位寄存器R0~R3复位为0。当寄存器的write和sel为高电平时，在时钟信号clk的上升沿将D端的输入D[15..0]写入寄存器，然后送到寄存器的输出Q[15..0]。4个寄存器的允许写信号write和外部产生的目的寄存器写信号DRWr直接相连。每个寄存器还有另一个选择信号sel，它决定哪一个寄存器进行写操作。4个寄存器的选择信号分别和2-4译码器产生的sel00、sel01、sel10和sel11相连。只有当1个寄存器被选中时，才允许对该寄存器进行写操作。2-4译码器的输入sel[1..0]接DR[1..0]，

Intel微处理器发展史

Intel官方超高清大图：微处理器发展40周年 1971年11月15日，Intel 开发了全球第一款微处理器“Intel 4004”，时至今日即将整整40年。为了纪念这历史性的一刻，Intel 今天放出了大量珍贵的历史资料，尤其是历代17款处理器的超高清大图特写(外壳与内核)，值得收藏，不容错过。 首先来看一段老祖宗4004与当今最快处理器Sandy Bridge Core i7 的有趣对比： 1、对比晶体管速度，4004就像是蜗牛，每小时前进5米，而现在就是肯尼亚选手帕特里克·马卡乌·穆斯约基今年9月25日在德国柏林创造的马拉松长跑记录：2小时3分38秒，平均时速20.6公里。从频率上对比，二者就分别是蜗牛和闪电博尔特。 2、如今一台笔记本每年的能耗价值约25欧元(￥220)，而如果1971年来处理器功耗不变，如今的笔记本每年要在能耗上支出大约10万欧元(￥87万元)，没几个人能用得起。 3、4004的内核包含2300个晶体管，Sandy Bridge 则是9.95亿个，就像一个小村落和整个中国的人口对比。如果每颗晶体管都是一粒米，9.95亿颗足够波兰波兹南、德国斯图加特、英国格拉斯哥或者任何56.7万左右人口的大城市的所有人都饱饱地吃上一顿。 4、Sandy Bridge 采用32纳米工艺制造，内核面积216平方毫米，而如果使用4004的10微米工艺，Sandy Bridge 的内核面积将是21平方米，或者说7×3米。感谢摩尔定律。 5、4004的频率为74KHz，Sandy Bridge 则可达4GHz 左右。如果汽车的速度也照此提升，那么今天从旧金山开到纽约，或者从葡萄牙里斯本开到俄罗斯莫斯科，都只需要1秒钟。 6、从4004到Sandy Bridge，晶体管的速度提升了5000倍，功耗只有当初的5000分之一，价格则降低到了50000分之一。 7、贝尔实验室1947年发明的晶体管有一个手掌那么大，而在22nm 三栅极工艺下，一个针头(直径约1.5毫米)的空间就能放下10多亿个晶体管。

微处理器选型

微处理器模块选型 在产品开发中, 作为核心芯片的微处理器, 其自身的功能、性能、可靠性被寄予厚望, 因为它的资源越丰富、自带功能越强大, 产品开发周期就越短, 项目成功率就越高。 微处理器选型的考虑因素 1.应用领域 一个产品的功能、性能一旦定制下来, 其所在的应用领域也随之确定。要考虑产品工作温度，湿度等条件。 2.自带资源 主频是多少? 有无内置的以太网M A C? 有多少个I / O 口? 自带哪些接口? 支持在线仿真吗? 是否支持OS, 能支持哪些OS? 是否有外部存储接口? 芯片。自带资源越接近产品的需求, 产品开发相对就越简单。 3.可扩展资源 硬件平台要支持O S、RAM 和ROM , 对资源的要求就比较高。有些芯片内置容量比较小，这就要求芯片可扩展存储器。 4.功耗 低功耗的产品即节能又节财, 甚至可以减少环境污染, 它有如此多的优点,因此低功耗也成了芯片选型时的一个重要指标。 5.封装 常见的微处理器芯片封装主要有QFP、BGA两大类型。如果产品对芯片体积要求不严格, 选型时最好选择QFP封装。 6.芯片的可延续性及技术的可继承性 目前, 产品更新换代的速度很快, 所以在选型时要考虑芯片的可升级性。应该考虑知名半导体公司,然后查询其相关产品, 再作出判断。 7.价格及供货保证 许多芯片目前处于试用阶段( sam pling ) , 其价格和供货就会处于不稳定状态, 所以选型时尽量选择有量产的芯片。 8.仿真器 已经有仿真器的时候, 在选型过程中要考虑它是否支持所选的芯片。 9.OS 及开发工具 对于已有OS 的人们, 在选型过程中要考虑所选的芯片是否支持该OS, 也可以反过来说, 即这种OS 是否支持该芯片。 10.技术支持 一个好的公司的技术支持能力相对比较有保证, 所以选芯片时最好选择知名的半导体公司。

什么是DSP__DSP 处理器与通用处理器的比较

什么是DSP (2009-03-05 19:22:36)转载▼ 标签：it 分类：基础学堂 DSP（digital singnal processor）是一种独特的微处理器，是以数字信号来处理大量信息的器件。其工作原理是接收模拟信号，转换为0或1的数字信号，再对数字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，源源超过通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。它的强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道的两大特色。 DSP芯片，也称数字信号处理器，是一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器，其主机应用是实时快速地实现各种数字信号处理算法。根据数字信号处理的要求，DSP芯片一般具有如下主要特点： （1）在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法； （2）程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据； （3）片内具有快速RAM，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问；（4）具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持； （5）快速的中断处理和硬件I/O支持； （6）具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器； （7）可以并行执行多个操作； （8）支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。 当然，与通用微处理器相比，DSP芯片的其他通用功能相对较弱些

DSP 处理器与通用处理器的比较 (2009-03-05 19:24:35) 转载▼ 分类：基础学堂 标签： it 考虑一个数字信号处理的实例，比如有限冲击响应滤波器（FIR）。用数学语言来说，FIR 滤波器是做一系列的点积。取一个输入量和一个序数向量，在系数和输入样本的滑动窗口间作乘法，然后将所有的乘积加起来，形成一个输出样本。 类似的运算在数字信号处理过程中大量地重复发生，使得为此设计的器件必须提供专门的支持，促成了了DSP器件与通用处理器（GPP）的分流： 1 对密集的乘法运算的支持 GPP不是设计来做密集乘法任务的，即使是一些现代的GPP，也要求多个指令周期来做一次乘法。而DSP处理器使用专门的硬件来实现单周期乘法。DSP处理器还增加了累加器寄存器来处理多个乘积的和。累加器寄存器通常比其他寄存器宽，增加称为结果bits的额外bits来避免溢出。 同时，为了充分体现专门的乘法-累加硬件的好处，几乎所有的DSP的指令集都包含有显式的MAC指令。 2 存储器结构 传统上，GPP使用冯.诺依曼存储器结构。这种结构中，只有一个存储器空间通过一组总线（一个地址总线和一个数据总线）连接到处理器核。通常，做一次乘法会发生4次存储器访问，用掉至少四个指令周期。 大多数DSP采用了哈佛结构，将存储器空间划分成两个，分别存储程序和数据。它们有两组总线连接到处理器核，允许同时对它们进行访问。这种安排将处理器存贮器的带宽加倍，更重要的是同时为处理器核提供数据与指令。在这种布局下，DSP得以实现单周期的MAC 指令。 还有一个问题，即现在典型的高性能GPP实际上已包含两个片内高速缓存，一个是数据，一个是指令，它们直接连接到处理器核，以加快运行时的访问速度。从物理上说，这种片内的双存储器和总线的结构几乎与哈佛结构的一样了。然而从逻辑上说，两者还是有重要的区别。 GPP使用控制逻辑来决定哪些数据和指令字存储在片内的高速缓存里，其程序员并不加以指定（也可能根本不知道）。与此相反，DSP使用多个片内存储器和多组总线来保证每个指令周期内存储器的多次访问。在使用DSP时，程序员要明确地控制哪些数据和指令要存储在片内存储器中。程序员在写程序时，必须保证处理器能够有效地使用其双总线。 此外，DSP处理器几乎都不具备数据高速缓存。这是因为DSP的典型数据是数据流。也就是说，DSP处理器对每个数据样本做计算后，就丢弃了，几乎不再重复使用。

嵌入式微处理器与操作系统_华中师范大学20年春季考试题库及答案

[试题分类]:嵌入式微处理器与操作系统Z_82411005 [题型]:单选 [大题名称]:单项选择题 [题目数量]:60 [分数]:2 1.Makefile文件预定定义变量$^表示()。 A.目标文件的完整名称 B.所有不重复的依赖文件，以空格隔开 C.第一个依赖文件的名称 D.第二个依赖文件的名称 [答案]:B [一级属性]: [二级属性]: [难度]: [公开度]: 2.如果生成通用计算机上(系统是Linux操作系统)能够执行的程序,则使用的C编译是()。 A.TC B.VC C.GCC D.arm-linux-gcc [答案]:C [一级属性]: [二级属性]: [难度]: [公开度]: 3.创建根文件系统映像文件使用的工具是()。 A.BusyBox B.cramfs C.make D.vi [答案]:A [一级属性]: [二级属性]: [难度]: [公开度]: 4.S3C2410X系统的存储空间分成()组(bank)。 A.2 B.4 C.8 D.16 [答案]:C

[一级属性]: [二级属性]: [难度]: [公开度]: 5.GDB软件是()。 A.调试器 B.编译器 C.文本编译器 D.连接器 [答案]:A [一级属性]: [二级属性]: [难度]: [公开度]: 6.嵌入式系统和通用计算机相比,描述不正确的是()? A.专用性强 B.实时性好 C.可裁剪性好 D.功耗高 [答案]:D [一级属性]: [二级属性]: [难度]: [公开度]: 7.ARM9使用几级流水线。 A.2 B.3 C.5 D.7 [答案]:C [一级属性]: [二级属性]: [难度]: [公开度]: 8.ARM公司主要依靠()获得利润。 A.生产芯片 B.销售芯片 C.制定标准 D.出售芯片技术授权 [答案]:D

国内的微处理器介绍

关键字： register：寄存器interface：接口analog：模拟semiconductor：微处理器combination：混合体capacitor ：电容器diode：二极管comparator：比较器loop：循环 polarity：极性potential：电位pickup：传感器circuitry：电路图resistance：电阻leakage：泄露电阻filt：过滤器current：电流buffering：缓冲器impedance：阻抗offset：补偿diode：二极管 国内的微处理器： ADC08031/ADC08032/ADC08034/ADC08038 8位高速单任务处理的I/O A/D转换器有多种传输方式，提高电压，和跟踪/控制功能 综述： ADC08031/ADC08032/ADC08034/ADC08038是8位连续的近似A/D转换器，有一系列I/O和配置输入多大8种方式，一系列的I/O被装置以达成NSCMICROWIRE TM的标准。简单连接COPS TM流派控制的一系列数据转换标准，也能简单连接标准转移寄存器或微处理器。 ADC08034和ADC08038提供一个2.6V中断源参考材料，为装置提供保障的电压参考温。以ADC08031/ADC08034和ADC08038为特点，一个跟踪/控制功能允许在现实A/D转换中在正极输入多种模拟电压。模拟输入被装置成操作各种但极点的有区别的，或假定一有区别的代码的混合体。总之，输入模拟跨度最小1V才能被容纳。 用途： 1，使自动传感器数字化。 2，程序控制监督程序。 3，在噪音环境中有遥感功能。 4，检测仪器。 5，测试系统。 6，嵌入式特征。 特征： 1，单任务处理器的数据连接要求少量的I/O插口。 2，模拟输入跟踪控制功能。 3，2- ，4-或8位输入多种逻辑地址的传输方式。 4，0V~5V模拟输入范围提供单极5V电压。 5，没有零或满的尺度判断要求。 6，TTL/CMOS输入/输出兼容。 7，在集成电路片上2.6V中断源参考材料。 8，0.3标准宽度.14或20个插口插入插件。 9，20个插口的微型插件 码的规范：

台式机和笔记本cpu是不是能通用

台式机和笔记本cpu是不是能通用 台式机和笔记本cpu是不是能通用呢?小编来告诉你!下面由小编给你做出详细的台式机和笔记本cpu是否能通用介绍!希望对你有帮助! 台式机和笔记本cpu是否能通用一： 台式机和笔记本的CPU是不通用的 但是大部分的笔记本的CPU是可以升级的， 而且升级方法和台式机是一样的，因为CPU都是可插拔式的 当然，上网本还有现在很火的超极本，都是不可更换CPU 的 这些CPU都是焊死在主板上的。 所以你可以淘宝上买了CPU给自己的笔记本升级，但是要笔记本专用CPU 当然，你要首先确认下，你的笔记本的CPU是可插拔的。 台式机和笔记本cpu是否能通用二： 笔记本里的CPU和台式机的CPU是不一样的，尺寸大小不一样，笔记本cup比较小，台式cpu比较大，因此不能通用的。 中央处理器(CPU，CentralProcessingUnit)是一块超大规模的集成电路，是一台计算机的运算核心(Core)和控制核心(ControlUnit)。 它的功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的

数据。 中央处理器主要包括运算器(算术逻辑运算单元，ALU，ArithmeticLogicUnit)和高速缓冲存储器(Cache)及实现它们之间联系的数据(Data)、控制及状态的总线(Bus)。 它与内部存储器(Memory)和输入/输出(I/O)设备合称为电子计算机三大核心部件。 台式机和笔记本cpu是否能通用三： 肯定不一样，同样价格的cpu台式机性能要比笔记本的强很多，显卡同理。笔记本为了控制功耗、散热以及便携性想，相对于台式机的硬件是有所精简的。 看了“台式机和笔记本cpu是不是能通用”文章的还看了： 1.笔记本cpu和台式机cpu是否通用 2.笔记本cpu能不能用在台式机上 3.笔记本cpu和台式机cpu区别是什么 4.台式机和笔记本内存条是不是通用 5.台式cpu和笔记本cpu有什么区别 6.笔记本ssd与台式机能否通用

微处理器的发展史

二、微处理器的发展历史 你知道神奇的计算机芯片是用什么材料制成的吗？Intel公司的创始人摩尔曾 有过这样一段精彩的解释：我们需要为芯片寻找一种基质，因此我们考察了地球的基质，它主要是沙粒，所以我们使用了沙粒(硅可由海沙滤取而得)。我们需要为芯片上的线路和开头寻找一种金属导体，我们考察了地球上的所有金属，发现铝是最丰富的，所以我们使用了铝。下面让我们循着Intel公司的发展历程，去探寻中央处理器的发展史。 1971年，Intel公司首先推出了世界上第一个4位微处理器芯片Intel 4004，它集成了2300个晶体管，同年，第一台使用了4004芯片的微型计算机诞生了。1972年Intel公司推出了8位微处理器芯片8008，之后的几年中，8位微型计算机得到了飞速的发展，并打开了一定的市场，其中最为著名的是苹果公司的A pple II。1978年Intel公司推出了16位微处理器芯片8086，主频为5~8MHz。随后又有80186、80188、80286等16位芯片出现。这一阶段在微型计算机市场大获成功的是IBM公司的IBM PC。1985年Intel公司推出32位微处理器80386，指令中增加了页式存储管理，加强了图形处理的能力。同一年，Microsoft (微软)公司推出了Windows 操作系统，这是微型计算机操作系统的一次革命性的进步。1989年Intel公司研制成功80486芯片。微型计算机市场日趋繁荣，出现了百家争鸣的局面。 1993年Intel公司公布了新一代的处理器80586，并给它起了个商品名Pentium (奔腾)，简称P5，集成度为310万个器件/片，时钟频率为60~133MHz，1995年2月Intel公司推出了Pentium Pro芯片，简称P6，集成度为550万个器件/片，时钟频率为133MHz，1997年1月Intel公司推出了第一片带MMX技术的多功能奔腾处理器。MMX是Multi-Media Extensions(多媒体扩展)的缩写，是为加快多媒体操作运算而在CPU内部新增了57条指令。这57条指令是特别为音频信号、视频信号以及影像处理而设计的，从而使得本来由声卡、解压卡、显示卡等支持的部分工作，又可以回到高速的CPU中完成。1997年下半年起，各CPU制造商竞相将MMX技术纳入32位及64位微处理器中。1998年的PentiumII是带有MM X技术的P6级的微处理器，内含750万个晶体管，主频普遍在200MHz以上。19 99年2月Intel公司又推出了PentiumIII，其核心速度在 450MHz以上。Penti umIII是在PentiumII的基础上新增加了70条能够增强音频、视频和3D图形效果的SSE(Streaming SIMI Extensions，数据流单指令多数据扩展)指令集。200 0年Intel公司推出了Pentium IV微处理器，主频达到1GMHz以上。 纵观计算机的发展历史，微处理器性能的不断提高是计算机应用得以迅速发展的真正动力，它比历史上任何发明都进展得更为迅速。

CPU基础知识

CPU CPU（Central Processing Unit，中央处理器）有不同的适用类型，分为嵌入式和通用式、微控制式。嵌入式CPU配备轻量级操作系统，主要用于运行面向特定领域的专用程序，像移动电话、DVD、机顶盒等都是使用嵌入式CPU的，其应用极其广泛。微控制式CPU主要用于汽车、空调、自动机械等自控设备领域。而通用式CPU追求高性能，主要用于个人计算机（PC台式机）、服务器/工作站以及笔记本三类设备。 CPU的工作流程可比拟为工厂的生产过程：进入工厂的原料（指令），经过物资分配部门（控制单元）的调度分配，被送往生产线（逻辑运算单元），生产出成品（处理后的数据）后，被存储在仓库（存储器）中，最后等着发往市场去销售（交由应用程序使用）。这就是一条指令处理流水线的工序。 CPU主要由运算器（包括算术逻辑单元、累加器、寄存器组、路径转换器、数据总线等）和控制器（包括计数器、指令寄存器、指令解码器、状态寄存器、时钟发生器、微操作信号发生器等）组成。运算器负责对数据进行算术运算和逻辑运算操作；控制器主要负责对程序所执行的指令进行分析，并协调计算机各部件进行工作。算术逻辑单元（Arithmetic Logic Unit，ALU）的字长决定了CPU 的位数，它的设计是处理器设计中的关键部分。 外围特征 封装 封装就是将集成电路（Integrated Circuit，IC）用绝缘的塑料或陶瓷材料打包，以防止空气中的杂质对芯片电路的腐蚀而造成电气性能下降，封装后的芯片也更便于安装和运输。实际看到的CPU的体积和外观，并不是真正的CPU内核的大小和面貌，而是CPU内核等元件经过封装后的产品。封装技术的好坏直接影响到芯片自身性能的发挥和与之连接的印制电路板的设计和制造。 封装也可以说是指安装半导体集成电路芯片用的外壳，它不仅起着安放、固定、密封、保护芯片和增强导热性能的作用，而且还是沟通芯片内部世界与外部电路的桥梁。芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上，这些引脚又通过印刷电路板上的导线与其他器件建立连接。 对于很多IC产品而言，封装技术是非常关键的一环。由于现在处理器芯片的频率越来越高，功能越来越强，引脚数越来越多，封装的外形也不断在改变。 Socket CPU需要通过某个接口与主板连接才能进行工作，目前CPU的接口都是针脚式接口。对应到主板上，就有相应的插槽类型。每种类型的CPU，在针脚、主频、工作电压、接口类型、封装等方面都有差异，尤其在速度性能上差异很大。只有购买与主板支持CPU类型相同的CPU，二者才能配套工作。