《计算机系统:系统架构与操作系统的高度集成》——2.1 处理器设计涉及什么

简介:

本节书摘来自华章计算机《计算机系统:系统架构与操作系统的高度集成》一书中的第2章,第2.1节,作者:(美)拉姆阿堪德兰(Ramachandran, U.)(美)莱希(Leahy, W. D.)著, 更多章节内容可以访问云栖社区“华章计算机”公众号查看。

2.1 处理器设计涉及什么

通过逻辑设计课程,我们掌握了寄存器、算术/逻辑单元这样的硬件资源,还有将它们连接起来的数据通路。当然,还有用来存放程序和数据的主存储器、在一组输入源中进行选择的多路选择器、连接处理器资源和主存储器的总线、用于将数据从数据通路放到总线上的驱动。我们很快将讨论数据通路。
我们将这些硬件资源比喻为英语中的字母表。单词使用字母表构成英语的字典。类似地,处理器的指令集使用硬件资源来构成处理器。正如自然语言中的单词让我们能够表达不同的思想和情感一样,指令集让我们能够安排处理器中的硬件资源做不同的事情。因此,指令集是区分Intel x86、PowerPC等处理器的关键。
作为计算机用户,我们知道可以在不同层次对计算机进行编程:在C、Python和Java的层次;在汇编语言的层次;直接使用机器语言的层次。
指令集就是计算机体系结构开出的处方,指定了这个计算机需要的能力,指令集应该对机器语言程序员可见。因此,指令集是一个软件(即在计算机任何层级上运行的程序)和实际硬件实现之间的契约。指令集的实现有着许多选择,我们将在后面的章节中讨论这些选择。首先,我们将探索指令集设计的固有问题。

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