CPU由运算器(ALU)和控制器(CU)两大部件组成。此外,还有若干个寄存器和高速缓冲存储器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线。ALU用来执行算术运算、移位操作、地址运算和转换;寄存器件用于保存中间数据以及指令;CU负责对指令译码,并发出为完成每条指令所要执行的各个操作的控制信号
CPU的运行遵循冯·诺依曼构架:存储程序顺序执行。程序执行过程如下:CPU根据程序计数器(Program Counter,PC)从内存中得到指令,然后通过指令总线将指令送至译码器,将转译后的指令交给时序发生器与操作控制器,再从内存中取得数据并由运算器对数据进行处理,最后通过数据总线将数据存至数据缓存寄存器以及内存中。
当芯片的集成度增加后,漏电流也随之增大,但时钟频率的提高有限,而且晶体管的线宽很快就会到达物理极限,因此芯片的性能很难靠减小晶体管线宽来提高。于是,人们开始在设计上做文章,首先想到的是让多个处理器并行工作,这样效率自然提高了很多,于是多核CPU和GPU由此诞生。
另一个想法是芯片不变,而在应用系统上加人工智能,以此取得计算上的收益。随着大数据时代的到来,以人工智能为导向的应用系统也越来越多了。
在现代的计算机中,图形处理越来越重要,于是一个专门处理图形的核心处理器GPU应运而生。对于处理图形数据来说,图形上的每个像素都要被处理,这就是一个大数据,因此对运算速度的要求很高。但GPU所需的功能比较单一,于是就诞生了基于优化图形处理的GPU构架
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