2020-09-25 10:43:10

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·提高计算机处理速度,首先发展起来的是系统和流水线系统,前者提出了数据驱动的思想,后者解决了指令问题,都是计算机并行化发展的例子。

基本信息

  • 中文名称

    处理器管理

  • 首先发展

    系统和流水线系统

折叠 编辑本段 处理器系统和多处理器系统

计算机系统的核心是中央处理器

1.单处理器系统:一个计算机系统只包括一个运算处理器。

2.多处理器系统:一个计算机系统有多个运算处理器。

3.串行和并行

·早期计算机系统是基于单个处理器的顺序处理机器,程序员编写串行执行的代码,让其在处理器上串行执行,每条指令的执行也是串行的(取指令、取操作数、执行操作、存储结果)。

4.计算机系统结构分类

计算机系统可以分作以下四类:

·单指令流单数据流(SISD):一个处理器在一个存储器中的数据上执行单条指令流。

单指令流多数据流(SIMD):单条指令流控制多个处理单元同时执行,每个处理单元包括处理器和相关的数据存储,一条指令控制了不同的处理器对不同的数据进行操作。向量机和阵列机是这类计算机系统的代表 。

SIMD

在一台SIMD计算机中,有一个控制部件(又称为控制单元,control unit)和许多处理单元(processing unit)。大量的处理单元通常构成阵列,因此SIMD计算机有时也称为阵列处理机。所有的处理单元在控制部件的统一控制下工作。控制部件向所有的处理单元广播同一条指令,所有的处理单元同时执行这条指令,但是每个处理单元操作的数据不同。控制部件可以有选择地屏蔽掉一些处理单元,被屏蔽掉的处理单元不执行控制部件广播的指令。

·多指令流单数据流(MISD):一个数据流被传送给一组处理器,通过这一组处理器上的不同指令操作最终得到处理结果。

不同的处理器按照不同的模式来协同处理同一组数据,期望以最快最好的方式得到结果。

正在研究中…

·多指令流多数据流(MIMD):多个处理器对各自不同的数据集同时执行不同的指令流。可以把MIMD系统划分为共享内存紧密耦合MIMD系统和内存分布松散耦合MIMD系统两大类。

根据处理器分配策略,紧密耦合MIMD系统可以分为主从式系统MSP(Main/Slave Multiprocessor)和对称式系统SMP(Symmetric Multi-Processor)两类。

主从式系统基本思想是:在一个特别的处理器上运行操作系统内核,其他处理器上则运行用户程序和操作系统例行程序,内核负责分配和调度各个处理器,并向其他程序提供各种服务。

对称式多处理器系统中有两个或两个以上的处理器,操作系统内核可以运行在任意一个处理器上。每个处理器都可以自我调度运行的进程和线程,单个进程的多个线程可在不同处理器上同时运行。操作系统内核也被设计成多进程多线程,内核的各个部分可以并行执行

在松散耦合MIMD系统中,每个处理单元都有一个独立的内存储器,各个处理单元之间通过设定的线路或网络通信,多计算机系统和集群(Cluster)系统都是松散耦合MIMD系统的例子。

折叠 编辑本段 寄存器

计算机系统的处理器包括一组寄存器,其个数根据机型的不同而不同,它们构成了一级存储,比主存容量小,但访问速度快。这组寄存器所存储的信息与程序的执行有很大关系,构成了处理器现场

·每一个进程被暂时中止执行时,操作系统就要保存相关的信息(包括处理器现场)以保证未来某个时刻,该进程可以继续执行。

这些寄存器可分成以下几类:

·通用寄存器:可由程序设计者指定许多功能,如存放操作数或用作寻址寄存器。

·数据寄存器:存放操作数,作为内存数据的高速缓存。

·地址寄存器:指明内存地址,如索引寄存器、段寄存器、堆栈指针寄存器等。

·I/O地址寄存器:指定I/O设备。

·I/O缓冲寄存器:用于处理器和I/O设备交换数据。

·控制寄存器:存放处理器的控制和状态信息,至少包括程序计数器PC和指令寄存器IR,中断寄存器以及用于存储器和I/O模块控制的寄存器。还有存放将被访问的存储单元地址的存储器地址寄存器,以及存放从存储器读出或欲写入的数据的存储器数据寄存器

·其他寄存器

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