處理器架構

前言

進入21世紀，信息技術和信息產業(yè)在全球范圍內迅猛發(fā)展的勢頭更為強勁，如何盡快適應新技術和新應用帶來的挑戰(zhàn)，及時更新員工知識結構，并動態(tài)調整企業(yè)人才培養(yǎng)戰(zhàn)略，已經成為廣大科技公司迫切需要解決的問題之一。對于高等教育、職業(yè)教育等專業(yè)組織機構來說，則面臨著緊跟企業(yè)前進步伐，準確接軌社會發(fā)展趨勢，瞄準世界科技前沿水平，不斷進行教育教學創(chuàng)新，提高學生實踐能力，開拓學生知識視野的現實需求。在中國，盡管近年來已經在科技人才培養(yǎng)方面取得了長足的進步，但是就整體現狀而言，尤其在知識更新和技術創(chuàng)新方面，距離完全滿足社會的需求還存在著較大的發(fā)展空間。英特爾公司歷來關注技術的發(fā)展創(chuàng)新和科技人才的培養(yǎng)。英特爾@軟件學院隸屬于英特爾軟件與服務事業(yè)部，作為英特爾公司專業(yè)的對外培訓機構，為全球的軟件開發(fā)人員提供了豐富的前沿技術培訓課程。多年來，英特爾@軟件學院一直致力于培訓軟件開發(fā)人員，與中國的軟件開發(fā)人員共同發(fā)展，幫助其掌握和應用英特爾的最新技術及經驗，提高軟件開發(fā)技術水平，提升產品開發(fā)技能。目前，英特爾@軟件學院在中國已經發(fā)展成為面向軟件開發(fā)、項目管理及商業(yè)運營方向的優(yōu)秀一站式培訓服務基地。

內容概要

本書共五章，從指令系統、CPU組成、CPU新技術、CPU實例等方面詳細介紹處理器架構的技術及應用發(fā)展。    本書理論與實例相結合，淺顯易懂，適合廣大計算機專業(yè)學生和IT初入門者閱讀學習。

書籍目錄

1  計算機系統概論  1.1  計算機的分類、發(fā)展與應用    1.1.1  計算機的分類    1.1.2  計算機的發(fā)展概況    1.1.3  計算機的應用  1.2  計算機的基本組成    1.2.1  計算機硬件    1.2.2  計算機軟件    1.2.3  軟件與硬件的邏輯等價性  1.3  計算機系統的概念    1.3.1  計算機系統的層次結構    1.3.2  計算機系統的3個術語    1.3.3  計算機體系結構的分類2  指令系統  2.1  指令系統概述    2.1.1  指令系統的發(fā)展    2.1.2  指令系統的性能要求  2.2  指令格式    2.2.1  操作碼    2.2.2  地址碼    2.2.3  指令字長度    2.2.4  指令助記符  2.3  指令分類    2.3.1  數據傳送指令    2.3.2  算術運算指令    2.3.3  邏輯運算指令    2.3.4  程序控制指令    2.3.5  輸入輸出指令    2.3.6  字符串處理指令    2.3.7  系統控制指令  2.4  尋址方式    2.4.1  指令尋址方式    2.4.2  操作數尋址方式    2.4.3  堆棧尋址方式  2.5  指令系統實例    2.5.1  8086/8088指令系統    2.5.2  Pentium指令系統    2.5.3  Pentium 4指令系統    2.5.4  Core 2指令系統3  CPU組成  3.1  CPU的功能和組成    3.1.1  CPU的基本功能    3.1.2  CPU的基本組成    3.1.3  CPU中的主要寄存器    3.1.4  操作控制器和時序發(fā)生器  3.2  CPU的工作過程    3.2.1  指令的執(zhí)行過程    3.2.2  指令周期    3.2.3  時序發(fā)生器    3.2.4  控制方式  3.3  操作控制器    3.3.1  組合邏輯控制器    3.3.2  微程序控制器    3.3.3  組合邏輯控制器與微程序控制器的比較4  CPU新技術  4.1  并行處理技術概述  4.2  流水線技術    4.2.1  流水線技術    4.2.2  流水線的分類    4.2.3  流水計算機的組成    4.2.4  流水計算機的時空圖    4.2.5  指令的相關性  4.3  SIMD技術    4.3.1  MMX    4.3.2  SSE    4.3.3  SSE2    4.3.4  SSE3  4.4  RISC技術    4.4.1  CISC的產生和發(fā)展    4.4.2  RISC的產生    4.4.3  RISC的特點    4.4.4  RISC與CISC的主要特征對比  4.5  超線程/多核技術    4.5.1  超線程    4.5.2  多核技術  4.6  動態(tài)執(zhí)行技術    4.6.1  指令調度    4.6.2  亂序執(zhí)行技術    4.6.3  分支預測    4.6.4  多重指令啟動  4.7  低功耗管理技術    4.7.1  制程提升    4.7.2  降低電壓    4.7.3  減少晶體管數量    4.7.4  降低頻率5  CPU實例  5.1  8086/8088    5.1.1  8086/8088的內部結構    5.1.2  8086/8088的寄存器結構    5.1.3  存儲器尋址機制    5.1.4  8086/8088總線周期    5.1.5  8086/8088 CPU的特性  5.2  Pentium    5.2.1  Pentium的體系結構    5.2.2  Pentium的新技術特點  5.3  Pentium 4    5.3.1  Pentium 4的體系結構    5.3.2  Pentium 4的技術特點  5.4  Core 2    5.4.1  Core 2的體系結構    5.4.2  Core 2的技術特點

章節(jié)摘錄

插圖：組合邏輯控制的特點如下：（1）組合邏輯控制的設計和調試均非常復雜，且代價很大。（2）與微程序控制相比，組合邏輯控制的速度較快，主要取決于邏輯電路的延遲。因此，盡管微程序控制技術已經在現代計算機設計中被廣泛采用，但是近年來在某些新型的超高速計算機結構中，又重新選用了組合邏輯控制器或與微程序控制器混合使用。  3.3.2微程序控制器  3.3.2.1基本思想  微程序控制器的基本思想是：將程序設計的思想方法引入控制器的控制邏輯，將微操作控制信號按一定規(guī)則進行編碼，形成微指令，存放到一個只讀存儲器里。當機器運行時，逐條地讀出這些微指令，從而產生全機所需要的各種操作控制信號，使相應部件執(zhí)行所規(guī)定的操作。微程序控制技術，其實質是用程序設計的思想方法來組織操作控制邏輯。存放微程序的存儲器稱為控制存儲器。由于微程序實現計算機的機器指令功能時，微程序存儲在控制存儲器之中。因此，改變控制存儲器的內容，就可以方便地改變指令特性、增刪指令甚至改變指令系統，這給計算機設計者和用戶提供了相當大的靈活性。在計算機系統中，微程序控制技術是利用軟件方法來設計硬件的一門技術，能使機器邏輯設計規(guī)整，提高可靠性、可利用性及可維護性，這大大優(yōu)化了硬件控制技術。微程序開發(fā)在許多方面類似于軟件開發(fā)，所以軟件工程中行之有效的一系列開發(fā)手段都可應用于微程序的開發(fā)上。3.3.2.2基本概念1）微命令由微程序控制器通過控制線向執(zhí)行部件發(fā)出的微操作控制信號稱為微命令（Microorder）。執(zhí)行部件接受微命令后所進行的操作就是微操作，微操作是計算機中最基本的操作。

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