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CPU,是電子計算機的主要設(shè)備之一,電腦中的核心配件。其功能主要是解釋計算機指令以及處理計算機軟件中的數(shù)據(jù)。CPU是計算機中負(fù)責(zé)讀取指令,對指令譯碼并執(zhí)行指令的核心部件。每個CPU都有一套自己可以執(zhí)行的專門的指令集(注意,這部分指令是CPU提供的,CPU-Z軟件可查看)。正是因為不同CPU架構(gòu)的指令集不同,使得x86處理器不能執(zhí)行ARM程序,ARM程序也不能執(zhí)行x86程序。(Intel和AMD都使用x86指令集,手機絕大多數(shù)使用ARM指令集)。
用戶態(tài)CPU想要執(zhí)行特權(quán)操作,需要發(fā)起系統(tǒng)調(diào)用來請求內(nèi)核幫忙完成對應(yīng)的操作。其實是在發(fā)起系統(tǒng)調(diào)用后,CPU會執(zhí)行trap指令陷入(trap)到內(nèi)核。當(dāng)特權(quán)操作完成后,需要執(zhí)行一個指令讓CPU返回到用戶態(tài)。除了系統(tǒng)調(diào)用會陷入內(nèi)核,更多的是硬件會引起trap行為陷入內(nèi)核,使得CPU控制權(quán)可以回到操作系統(tǒng),以便操作系統(tǒng)去決定如何處理硬件異常。
關(guān)于CPU的多核和多線程
1、CPU的物理個數(shù)由主板上的插槽數(shù)量決定,每個CPU可以有多核心,每核心可能會有多線程。
2、多核CPU的每核(每核都是一個小芯片),在OS看來都是一個獨立的CPU。
3、對于超線程CPU來說,每核CPU可以有多個線程(數(shù)量是兩個,比如1核雙線程,2核4線程,4核8線程),每個線程都是一個虛擬的邏輯CPU(比如windows下是以邏輯處理器的名稱稱呼的),而每個線程在OS看來也是獨立的CPU。
每核上的多線程CPU都共享該核的CPU資源。
假設(shè)每核CPU都只有一個"發(fā)動機"資源,那么線程1這個虛擬CPU使用了這個"發(fā)動機"后,線程2就沒法使用,只能等待。
所以,超線程技術(shù)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(shù)利用了superscalar(超標(biāo)量)架構(gòu)的優(yōu)點。