架构,内核,处理器,芯片、指令集概念;寄存器和内存关系;数据线、地址线、控制线作用 您所在的位置:网站首页 x86芯片的应用范围是多少 架构,内核,处理器,芯片、指令集概念;寄存器和内存关系;数据线、地址线、控制线作用

架构,内核,处理器,芯片、指令集概念;寄存器和内存关系;数据线、地址线、控制线作用

2024-07-17 18:26| 来源: 网络整理| 查看: 265

目录 Cortex系列处理器是从从ARM哪个架构开始的;通过查阅资料,请分别列出Cortex-M,Cortex-A,Cortex-R处理器下具体的一个处理器型号,并简述其资源与特点,并列举出应用在哪些实际的应用中。请比较区分:架构,内核,处理器,芯片,微控制器,单片机,开发板这些名词,并以手中采购的开发板为例,说明它的架构,内核,处理器,芯片,微控制器,单片机,开发板分别是什么,又是由谁设计或生产的。体系结构、指令、指令集之间的区别是什么,请你说出你现在工作学习使用的电脑的CPU型号是什么,它的体系结构,指令集又是什么。芯片的内部到底是什么,和寄存器、内存之间有什么关联,作为开发者,他到底是如何使用这个芯片的。衡量一个CPU性能的标准有哪些,请你形容下你学习所使用的单片机的性能如何。数据线、地址线、控制线分别作用是什么,他们和处理器字长、存储容量关系是什么。某计算机字长a位,其存储容量为bMB,若按半字编址,它的寻址范围是多大。

Cortex系列处理器是从从ARM哪个架构开始的;

ARMv7架构开始 在这里插入图片描述

通过查阅资料,请分别列出Cortex-M,Cortex-A,Cortex-R处理器下具体的一个处理器型号,并简述其资源与特点,并列举出应用在哪些实际的应用中。

Cortex-M:Cortex-M3 CM3拥有非常高的性能和极低的中断延迟,处理器能支持多达240个外部中断,内建了嵌套向量中断控制器,还可以选择配上一个存储器保护单元(MPU)。 上Thumb‐2的强大位操作指令s,使CM3非常理 想地适合于很多数据通信应用,尤其是无线数传和Ad‐Hoc网络,如ZigBee和蓝牙等。 应用在扫地机器人这类小家电中。

Cortex-A:Cortex-A7 采用了包括虚拟化、大物理地址扩展 (LPAE) NEON 高级 SIMD 和 AMBA 4 ACE 一致性等全新技术。并着重考虑了性能与功耗间的平衡。 应用在手机和平板上。 Cortex-R:Cortex-R4 作为Cortex-R系列第一款产品,Cortex-R4非常适合汽车应用。Cortex-R4主频可以高达600MHz(具有2.45DMIPS/MHz),配有8级流水线,具有双发送、预取和分支预测功能、以及低延迟中断系统,可以中断多周期操作而快速进入中断服务程序。Cortex-R4还可以与另外一个Cortex-R4 构成双内核配置,一同组成一个带有失效检测逻辑的冗余锁步(lock-step)配置,从而非常适合安全攸关的系统。 应用在汽车芯片上

请比较区分:架构,内核,处理器,芯片,微控制器,单片机,开发板这些名词,并以手中采购的开发板为例,说明它的架构,内核,处理器,芯片,微控制器,单片机,开发板分别是什么,又是由谁设计或生产的。

架构:处理器是arm架构还是x86架构,不同的处理指令集方式

内核:一个形容词只是说明某个东西的重要部分,比如stm32的内核是Cortex-M

处理器:可以处理数据执行指令的部分,比如Cortex-M3处理器

微控制器:MCU,基于某种架构的处理器加上一些外设(串口、IO)比如stm32f103c8t6

他们之间的关系可以用下面两个图来表示

Cortex-M3处理器内核的几个重要框图 在这里插入图片描述

Cortex-M3内部的ALU 算术逻辑处理单元也就是Cortex-M处理器的核心

在这里插入图片描述

指令集架构、微架构、处理器架构、CPU架构、内核 https://www.dgzj.com/jsj/85863.html

在这里插入图片描述 arm架构和x86架构有什么区别

在这里插入图片描述

Stm32f103c8t6 意法半导体生产的一款微控制器 该控制器基于Cortex-M3内核(也即处理器) Cortex-M3是arm公司设计的的armv7架构、哈佛体系结构的一款处理器

体系结构、指令、指令集之间的区别是什么,请你说出你现在工作学习使用的电脑的CPU型号是什么,它的体系结构,指令集又是什么。

在这里插入图片描述

体系结构是获取指令的物理结构方式

指令:数据处理和存储操作、算术和逻辑操作以及控制流操作等,具体的就是一段一段的机器二进制编码 指令集就是上述所有操作的集合

冯诺依曼结构 X86指令集

芯片的内部到底是什么,和寄存器、内存之间有什么关联,作为开发者,他到底是如何使用这个芯片的。

在这里插入图片描述 CPU中的主要寄存器

芯片内部有非常多的CMOS晶体管(和三极管类似的性质),由这些晶体管组成的一系列与门、或门、与非门等一系列逻辑数字电路,构成寄存器内存等芯片。

寄存器有许多锁存器构成。 寄存器和内存的结构差不多只是用途不一样名字就有了区别

程序编译好后,存于某个地方(外存), 当程序被要求运行时,做的事情如下: 1.把可执行程序相关数据代码等加载到内存的相应段? 2.等待cpu调度到此程序,也即是获取cpu的使用权 3.将内存中的指令或数据提取到数据寄存器中供逻辑运算单元接下来使用 4.译码后将控制信号发送给操作控制器上控制外设动作

衡量一个CPU性能的标准有哪些,请你形容下你学习所使用的单片机的性能如何。

主频,外频,总线频率,倍频系数,缓存几个参数。 Stm32f103c8t6最大主频72Mhz,外频为4-16MHz,倍频系数为1、2、4、8、16、64、128、256、512,没有缓存

数据线、地址线、控制线分别作用是什么,他们和处理器字长、存储容量关系是什么。

在这里插入图片描述

数据总线 (1) 是CPU与内存或其他器件之间的数据传送的通道。 (2)数据总线的宽度决定了CPU和外界的数据传送速度。 (3)每条传输线一次只能传输1位二进制数据。eg: 8根数据线一次可传送一个8位二进制数据(即一个字节)。 (4)数据总线是数据线数量之和。 地址总线 (1)CPU是通过地址总线来指定存储单元的。 (2)地址总线决定了cpu所能访问的最大内存空间的大小。eg: 10根地址线能访问的最大的内存为1024位二进制数据(1B) (3)地址总线是地址线数量之和。 控制总线 (1)CPU通过控制总线对外部器件进行控制。 (2)控制总线的宽度决定了CPU对外部器件的控制能力。 (3)控制总线是控制线数量之和。

地址总线的个数为n,那么存储容量为2^(n-20)M 处理器字长位数等于数据线个数,32位字长的处理器,那么它的数据线有32条,可以同时处理32位数据。

处理器字长、存储容量 和数据线、地址线、控制线的关系

三、计算题

某计算机字长a位,其存储容量为bMB,若按半字编址,它的寻址范围是多大。

如何计算地址线和数据线 在这里插入图片描述

带入上面的公式得:

地址线个数b=2^(n-20), 则n=〖log〗_2 b+20

按半字长寻址,寻址范围d=2^(a/2-20)M

若d>b,则寻址范围为0-b 若d



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