通用微处理器

什么是微处理器

微处理器用一片或少数几片大规模集成电路组成的中央处理器。这些电路执行控制部件和算术逻辑部件的功能。微处理器与传统的中央处理器相比，具有体积小、重量轻和容易模块化等优点。微处理器的基本组成部分有：寄存器堆、运算器、时序控制电路，以及数据和地址总线。微处理器能完成取指令、执行指令，以及与外界存储器和逻辑部件交换信息等操作，是微型计算机的运算控制部分。它可与存储器和外围电路芯片组成微型计算机。


图一：微处理器

通用微处理器

通用微处理器一般指的是服务器用和桌面计算用CPU芯片。 目前，在桌面计算领域，Intel公司的Pentium系列微处理器芯片领导了市场的主流，占据着微机芯片市场的绝大部分份额，当前主流的芯片配置是32位的Pentium IV。


图二：通用微处理器

通用微处理器原理

传统上，通用微处理器的工作负载以非数值、不规则标量应用为主（这种负载也是目前事务处理和Web服务类服务器的工作负载特征），实现高性能的方法主要是开发指令级并行性（ILP, instruction-level parallelism）。　以Intel x86为代表的CISC体系结构以超流水结构为提高性能的主要手段给人们留下了深刻的印象，这种结构将指令流水线划分成更简单的流水级以提高时钟速率。目前，Pentium IV的流水线级数对定点运算已达20级，浮点运算达到29级，处于执行状态的指令数达到126条。而RISC芯片则采用超标量结构为提高处理器性能的主要手段，这种结构在指令界面上保持与RISC结构兼容，但在内部由硬件做动态调度，实现多个操作的并行执行。为了进一步提高性能，CISC与RISC微处理器在发展的过程中都从对方借鉴了很多东西，两者在体系结构上的界限已越来越模糊。　RISC微处理器在进入后RISC时代以后，其性能的进一步提高，已不再是通过体系结构的创新得到的，而是用提高复杂度换来的。这种以复杂度换取性能的做法现在已达到收益递减点，效果已不再显著并且带来了很多问题。

滤波器通用微处理器

通用处理器采用的数据类型中最重要的是字符型，其次是整数型。从市场份额的角度看，通用处理器主要用于涉及文本和数据库处理的商业用途。对于通用计算机中运行的大多数应用而言，浮点算法一般并不关键，尽管也存在一些情况相反的特殊应用（例如，技术专家和科学家的工作站）。

高速缓存已被证实对许多通用处理器而言是一种有力的增强工具。通用计算机中有时会包含容量相当大的高速缓存，这是基于一个假设，即应用程序中指令和数据呈现区域性，这个假设有时被称作“Cache假设”。Cache假设经常被用于证明多处理器的通用计算机中设计共享内存的有效性，其中主内存通过一条共享总线与各处理器相连。如果cache假设被违反，那么单处理器和多处理器通用计算机的性能一般会下降。


图三：滤波器通用微处理器