Vitajte na [www.pocitac.win] Pripojiť k domovskej stránke Obľúbené stránky
Organizácia CPU diktuje, ako jeho rôzne komponenty interagujú a manipulujú s údajmi. Neexistuje jedna „najlepšia“ organizácia, pretože každá prichádza s vlastnými výhodami a nevýhodami. Tu sú niektoré z hlavných typov:
1. Architektúra sada inštrukcií (ISA) založená:
- risc (znížená inštrukcia Set Computing):
- používa menšiu sadu jednoduchších pokynov, z ktorých každá je zvyčajne vykonávaná v jednom hodinovom cykle.
- zdôrazňuje softvér na efektívne využívanie obmedzenej inštrukcie.
- Príklady:Arm, MIPS, PowerPC.
- CISC (komplexné výučby Set Computing):
- ponúka väčšiu sadu zložitých pokynov, niektoré schopné vykonávať viacstupňové operácie v jednej inštrukcii.
- Cieľom je zjednodušiť programovanie poskytnutím pokynov na vyššej úrovni.
- Príklady:x86 (používané vo väčšine PC), VAX.
2. Organizácia dátovej cesty a riadiacej jednotky:
- Jednotlivé pokyny Single Data (SISD):
- Najjednoduchšia organizácia, spracováva jednu inštrukciu na jednom dátovom prvku súčasne.
- Nachádza sa v základných mikrokontroléroch a vložených systémoch.
- Jednotná inštrukcia Viac údajov (SIMD):
- Vykonáva rovnakú inštrukciu na viacerých dátových prvkoch súčasne, čím sa zvyšuje paralelné spracovanie.
- Využívané v multimediálnych aplikáciách, grafickom spracovaní a vedeckých výpočtoch.
- Viacnásobné pokyny Single Data (MISD):
- Menej bežná organizácia, v ktorej viac pokynov funguje na rovnakom dátovom prvku súčasne.
- Primárne sa používajú v systémoch odolných voči poruchám a špecializovaných aplikáciách.
- Viacnásobné pokyny Viac údajov (MIMD):
- Najzložitejšia organizácia, ktorá vykonáva viac pokynov na viacerých dátových prvkoch súbežne.
- Nachádza sa vo viacjadrových procesoroch a paralelných výpočtových systémoch.
3. Štruktúra zbernice:
- Single Bus:
- Všetky komponenty zdieľajú jeden komunikačný kanál, čo vedie k potenciálnym problémom.
- Zjednodušenie navrhovania, ale pomalšie z dôvodu obmedzení prenosu údajov.
- Viacnásobné zbernice:
- Zamestnáva vyhradené autobusy pre rôzne komponenty (napr. Dátová zbernica, advokátska zbernica, kontrolná zbernica), čím sa zlepšuje rýchlosť prenosu údajov.
- zložitejšie, ale efektívnejšie v dôsledku paralelnej komunikácie.
4. Potrubie:
- nepipelované:
- Vykonáva jednu inštrukciu súčasne a dokončite ju pred načítaním ďalšej.
- Pipeled:
- Prekrýva vykonanie viacerých pokynov ich rozdelením na etapy a zlepšuje priepustnosť.
- Vyžaduje zložitú logiku riadenia na správu závislostí od výučby.
5. SuperScalar Architecture:
- Používa viacero vykonávacích jednotiek na spracovanie viacerých pokynov súčasne v rámci jedného hodinového cyklu, čím sa ďalej zvyšuje výkon.
Okrem týchto:
- architektúra Harvard: Oddeľte pamäťové priestory pre pokyny a údaje, čo umožňuje súčasný prístup a rýchlejšie vykonávanie.
- von Neumann architektúra: Využíva jediný pamäťový priestor pre pokyny aj údaje, zjednodušuje dizajn, ale potenciálne spôsobuje prekážky.
Je dôležité poznamenať, že moderné CPU často kombinujú rôzne organizačné prístupy, aby dosiahli optimálny výkon a efektívnosť. Napríklad CPU môže využívať súbor inštrukcií RISC, superscalar architektúru s potrubím a štruktúru s viacerými busmi.