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微处理器相关概念

计算机体系结构

  • 计算机体系结构（Computer Architecture）：指计算机的机器语言程序员或编译程序编写者所看到的外特性
    • 即计算机的概念性结构和性能特性
  • 一般包括：
    • 冯诺依曼结构
    • 哈佛结构
  • ![[计算机的基本组成#计组重点 冯•诺依曼计算机的特点|冯诺依曼结构]]
  • 哈佛结构：image.png
    • 核心思想：
      • 将程序和数据存放在不同的存储器中
      • 并行执行指令
      • 执行过程：
        • 取指令
        • 分析指令
        • 执行指令
    • 适用于实时性强的应用

计算机指令系统

  • 指令集(Intruction System)：指计算机所能执行的全部指令的集合。从系统结构角度看，它实现了软件和硬件的交互联系，是表征计算机性能的重要因素。
  • 复杂指令集计算机(CISC)：
    • 设计目标：用最少的机器语言指令来完成所需的计算任务
      • 包括了大量具有复杂功能的指令和寻址方式
      • 8/2原则：常用的指令仅占全部指令的20%，但在程序中出现的频度却占80%
    • 功能强、面积大、价格高、功耗大

      正是因为CISC指令集的这些特点，使其不适用于嵌入式设备

  • 精简指令集计算机(RISC)：
    • 设计目标：借助一些可以在单个CPU周期完成的指令，以降低CPU的复杂度，将程序的复杂性交给编译器
      • 只包含最有用的指令，只提供简单的操作
      • 确保数据通道快速执行每条指令
    • Load-Store结构：CPU只处理寄存器中的数据，使用Load/Store指令来完成数据在寄存器和外部寄存器之间的传送。
    • CPU硬件结构设计变得简单，只包含少量的单元电路，因此面积较小 image.png image.png