【文章內(nèi)容簡介】 36/78 計算機基本知識 多核處理器 ? 多核是指在一枚處理器中集成兩個或多個完整的計算引擎 (內(nèi)核 )。 ? 單芯片多處理器通過在一個芯片上集成多個微處理器核心來提高程序的并行性。每個微處理器核心實質(zhì)上都是一個相對簡單的單線程微處理器或者比較簡單的多線程微處理器，這樣多個微處理器核心就可以并行地執(zhí)行程序代碼，因而具有了較高的線程級并行性。 ? ? 37/78 計算機基本知識 ? 控制邏輯簡單 ：相對超標量微處理器結(jié)構(gòu)和超長指令字結(jié)構(gòu)而言，單芯片多處理器結(jié)構(gòu)的控制邏輯復(fù)雜性要明顯低很多。相應(yīng)的單芯片多處理器的硬件實現(xiàn)必然要簡單得多。 ? 高主頻 ：由于單芯片多處理器結(jié)構(gòu)的控制邏輯相對簡單，包含極少的全局信號，因此線延遲對其影響比較小，因此，在同等工藝條件下，單芯片多處理器的硬件實現(xiàn)要獲得比超標量微處理器和超長指令字微處理器更高的工作頻率。 ? 低通信延遲 ：由于多個處理器集成在一塊芯片上，且采用共享 Cache或者內(nèi)存的方式，多線程的通信延遲會明顯降低，這樣也對存儲系統(tǒng)提出了更高的要求。 ? 低功耗： 通過動態(tài)調(diào)節(jié)電壓 /頻率、負載優(yōu)化分布等，可有效降低 CMP功耗。 ? 設(shè)計和驗證周期短 ：微處理器廠商一般采用現(xiàn)有的成熟單核處理器作為處理器核心，從而可縮短設(shè)計和驗證周期，節(jié)省研發(fā)成本。 38/78 計算機基本知識 39/78 計算機基本知識 微處理器發(fā)展趨勢 ? 單核處理器 ? 更大的緩存、更高的頻率、 ? 超級流水線、分支預(yù)測、亂序執(zhí)行 ? 超線程技術(shù) ? 多核化 40/78 計算機基本知識 微處理器家族的兼容性（ patibility） ? 向上兼容 ? 在多機種同時存在的情況下，為某個檔次機種編制的軟件能夠不加修改地運行在比它高檔的機種上 ? 向后兼容 ? 為某個時期生產(chǎn)的機種編制的軟件能夠不加修改地運行在它之后新生產(chǎn)的機種上 41/78 計算機基本知識 主要內(nèi)容 ? 微型計算機的相關(guān)概念和術(shù)語 ? 微型計算機的發(fā)展 ?微型計算機的典型應(yīng)用 ? 計算機中的信息表示及運算基礎(chǔ) ? 幾種數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換 42/78 計算機基本知識 微型計算機的典型應(yīng)用 ? 數(shù)值計算、數(shù)據(jù)管理、信息處理 ? 通用微機 ? 要求功能強、使用方便 ? 過程控制、智能化儀器儀表、數(shù)據(jù)通訊 ? 專用微機：單片機（ MCS－ 51等）、單板機（ Z80）、工控機 ? 要求可靠性高、實時性強 ? 應(yīng)用程序相對簡單、數(shù)據(jù)處理量較小 43/78 計算機基本知識 主要內(nèi)容 ? 微型計算機的相關(guān)概念和術(shù)語 ? 微型計算機的發(fā)展 ? 微型計算機的典型應(yīng)用 ?計算機中的信息表示及運算基礎(chǔ) ? 幾種數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換 44/78 計算機基本知識 計算機中的信息表示 ? 目前的電子計算機是一種 電子 設(shè)備，只能識別電信號： ? 電平高低、電路通斷、晶體管的導(dǎo)通與截止、電子開關(guān)的開與關(guān) ? 0和 1表示，一個二進制位 ? 計算機中的任何信息都是 0與 1的特定組合 ? 信息表示的單位： ? bit(比特 ): 一個二進制位 ? Byte(字節(jié) ):8個一個二進制位 ? Word(字 ):16位機中是 2個字節(jié)。 45/78 計算機基本知識 數(shù) 制 ? 凡是按進位的方式計數(shù)的數(shù)制叫做進位計數(shù)制，簡稱進位制．數(shù)據(jù)無論使用哪種進位制都涉及到 基數(shù)(Radix)與各數(shù)位的 “ 權(quán) ” (weight)．所謂某進位制的基數(shù)是指該進位制中允許選用的基本數(shù)碼的個數(shù)． ? 最常用的 十進制數(shù) ，每個數(shù)位上允許選用 0， 1，2， …… ， 9共 10個不同數(shù)碼中的 1個，因而十進制數(shù)的基數(shù)為 10，每位計滿 10時向高位進 1．每個數(shù)碼所表示的數(shù)值等于該數(shù)碼乘以一個與數(shù)碼所在位有關(guān)的常數(shù)，這個常數(shù)就叫 “ 位權(quán) ” ，簡稱權(quán)．位權(quán)的大小是以基數(shù)為底，數(shù)碼所在位置的序號為指數(shù)的整數(shù)次冪， ? 對于任意一個十進制數(shù) K，設(shè)整數(shù)部分有 n位小數(shù)部分有 m位，于是可以寫成一般表達式 : 46/78 計算機基本知識 二進制 ? 二進制數(shù)表示 二進制只有兩個記數(shù)符號 0和 1，它逢二進一．二進制數(shù)由排列起來的 0和 l組成．各位的權(quán)值，從位序號0向左數(shù)，依次為 1， 2， 4， 8等等，從位序號為 l向右數(shù)，依次為 1/2， 1/4， 1/8等等．一個二進制所表示的實際值按如下公式計算： 47/78 計算機基本知識 二進制 ? 二進制數(shù)運算 48/78 計算機基本知識 二進制數(shù)運算 49/78 計算機基本知識 ? 例 1： 0 0 0 1 1 0 1 0 B + 0 1 1 0 1 1 0 1 B = 1 0 0 0 0 1 1 1 B ? 0 0 0 1 1 0 1 0 ? + 0 1 1 0 1 1 0 1 ? 1 0 0 0 0 1 1 1 ? 例 2： 1 0 0 1 1 0 1 1 B － 0 0 1 1 0 1 0 1 B = 0 1 1 0 0 1 1 0 B ? 1 0 0 1 1 0 1 1 ? － 0 0 1 1 0 1 0 1 ? 0 1 1 0 0 1 1 0 ? 例 3： 0 1 1 1 0 1 0 1 B 0 0 1 1 0 1 1 0 B = 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 B ? 0 1 1 1 0 1 0 1 ? 0 0 1 1 0 1 1 0 ? 0 1 1 1 0 1 0 1 ? 0 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 ? ＋ 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 50/78 計算機基本知識 ? 例 4： 1 0 1 1 1 0 0 1 B 247。 1 0 1 1 B = 0 0 0 1 0 0 0 0 B…… 余 0 0 0 0 1 0 0 0 1B ? 0 0 0 1 0 0 0 0 ? 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 ? － 1 0 1 1 ? 0 0 0 0 1 0 0 1 ? 例 5： 1 0 0 1 1 1 0 1 B ? 0 1 1 0 1 1 1 0 B = 0 0 0 0 1 1 0 0 B ? 1 0 0 1 1 1 0 1 ? ? 0 1 1 0 1 1 1 0 ? 0 0 0 0 1 1 0 0 ? 例 6： 1 0 0 1 1 1 0 1 B ? 0 1 1 0 1 1 1 0 B = 1 1 1 1 1 1 1 1 B ? 1 0 0 1 1 1 0 1 ? ? 0 1 1 0 1 1 1 0 ? 1 1 1 1 1 1 1 1 ? 例 7： 1 0 0 1 1 1 0 1 B ? 0 1 1 0 1 1 1 0 B = 1 1 1 1 0 0 1 1 B ? 1 0 0 1 1 1 0 1 ? ? 0 1 1 0 1 1 1 0 ? 1 1 1 1 0 0 1 1 51/78 計算機基本知識 ? 八進制 八進制 可用數(shù)字符為 0到 7共 8個．當每一位的值增到 8時將向高位進一位．八進制數(shù)由排列起來的 0到 7這些數(shù)字符組成．各位的權(quán)值，從位序號 0向左數(shù)，依次為 1， 8， 64， 512等等，從位序號為 1向右數(shù)，依次為 1／ 8， 1／ 64， 1／ 512等等．一個八進制所表示的實際值按如下公式計算： 52/78 計算機基本知識 ? 十六進制 (Hexadecimal Notation) ? 十六進 制數(shù)可用的數(shù)字符為 16個．習(xí)慣上使用十進制中提供的 0到 9十個數(shù)字符，另外用 A到 F(或 a到 f，大小寫英文字母無區(qū)別 )表示 10到 15這 6個數(shù)值． ? 在十六進制中，當每一位上的值增到 F后再增 1時，將向高位進一位．從序號為 0向左數(shù)，各位的權(quán)分別為 1，16， 256， 4096等等，從位序號為一 l向有數(shù)，各位的權(quán)分別為 1／ 1 6， 1／ 256， 1／ 4096等等．一個十六進制的數(shù)的實際值按如下公式計算 : 53/78 計算機基本知識 ? 表 1— 1 ? 十進制（ D） 二進制（ B） 二 — 十進制（ BCD） 十