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發布時間:2020-07-23 08:22  





CPU控制技術的主要形式,插入控制。CPU 對于操作控制信號的產生,主要是通過指令的功能來實現的,通過將指令發給相應部件,達到控制這些部件的目的。實現一條指令功能,主要是通過計算機中的部件執行一序列的操作來完成。較多的小控制元件是構建集中處理模式的關鍵,目的是為了更好的完成CPU數據處理操作。
除了嵌入式系統,多數CPU都有兩種工作模式:內核態和用戶態。這兩種工作模式是由PSW寄存器上的一個二進制位來控制的。內核態的CPU,可以執行指令集中的所有指令,并使用硬件的所有功能。
用戶態的CPU,只允許執行指令集中的部分指令。一般而言,IO相關和把內存保護相關的所有執行在用戶態下都是被禁止的,此外其它一些特權指令也是被禁止的,比如用戶態下不能將PSW的模式設置控制位設置成內核態。
控制器之所以知道數據放哪里、做什么運算(比如是做加法還是邏輯運算?)都是由指令告訴控制器的,每個指令對應一個基本操作,比如加法運算對應一個指令。例如,將兩個MDR寄存器(保存了來自內存的兩個數據)中的值拷貝到ALU中,然后根據的操作指令執行加法運算,將運算結果拷貝會一個MDR寄存器中,后寫入到內存。
用戶態CPU想要執行特權操作,需要發起系統調用來請求內核幫忙完成對應的操作。其實是在發起系統調用后,CPU會執行trap指令陷入(trap)到內核。當特權操作完成后,需要執行一個指令讓CPU返回到用戶態。除了系統調用會陷入內核,更多的是硬件會引起trap行為陷入內核,使得CPU控制權可以回到操作系統,以便操作系統去決定如何處理硬件異常。
每核上的多線程CPU都共享該核的CPU資源。
假設每核CPU都只有一個"發動機"資源,那么線程1這個虛擬CPU使用了這個"發動機"后,線程2就沒法使用,只能等待。
所以,超線程技術的主要目的是為了增加流水線上更多個獨立的指令,這樣線程1和線程2在流水線上就盡量不會爭搶該核CPU資源。所以,超線程技術利用了superscalar(超標量)架構的優點。