• 电路的翻转速度加快，频率就会上去。
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主讲教师：毕宏彦
计算机技术及其应用
3 采用多总线结构，实现多级流水线作业
• 处理器内部采用多总线结构，各套总线并行工作，例如在CPU内部设计了访问内 部指令Cache的总线、访问内部数据Cache的总线、访问片外存储器的总线、CPU 与主板上芯片组的交互总线等，每套总线包括了地址总线、数据总线和控制总 线三种。 处理器内部的多个执行单元可以同时执行多条指令。Pentium有两条分别称为U 和V的指令流水线，各自有独立的算术逻辑单元ALU及高速缓存结构。Pentium采 用双流水线并行作业的方式，它能在每个时钟周期内同时执行两条指令。此外， 还有一个执行单元，保证同时完成一条浮点运算指令。 多级流水线技术可以加快指令的执行速度，但并不是说流水线级数越多，处理 器的速度就越快。例如，毒龙处理器V1.3采用10级流水线结构，奔腾系列V1.7 采用20级流水线结构，但经过测试，V1.7的速度仅相当于毒龙处理器V1.3的70%， 其原因在于20级流水线，一旦指令的分支发生变化，指令预取和预译码等一系 列预操作就作废了，使得总效率下降较多。
• 微型计算机的存储器
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最新两款CPU介绍
AMD的羿龙II： CPU主频：3200MHz 制作工艺：45 纳米 一级缓存：6×128KB 二级缓存：6×512KB 三级缓存：6MB 核心数量：6核心 内存控制器： 双通道DDR3-1333 双通道DDR2-800
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计算机技术及其应用
2. 改进电路，提高门电路翻转的速度，提高频率
• 改进电路提高速度的方法主要有： (1)将芯片内的电路单元尤其是三极管的PN结做的更小更薄， 使得PN结的结电容很小，在电路翻转时需要泄放的电荷量
更少，翻转就更快。
(2)降低工作电压，电压越低，所有晶体管的结电容上存储的 电荷就更少，更容易泄放，翻转更快。
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计算机技术及其应用
4. 采用大容量的片内存储器(片内cache)
• 一个Cache用于指令高速缓存，另一个用于数据高速缓存。 这两个高速缓存可同时存取，前者可提供多达32位的原始 操作码，后者每个时钟周期内可以提供两次存取的数据。
这种双路高速缓存结构减少了争用高速缓存所造成的冲突，
改进了处理器的性能。
Байду номын сангаас
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5. 采用快速执行引擎技术
• 对片内外存储器的访问，采用DDR技术，即在一个 时钟周期可以访问2次存储器，在时钟的上升沿一 次，下降沿一次，大大提高了访问速度。此即为所 谓的快速执行引擎。
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intel的酷睿i7： CPU主频：3330MHz 智能加速：3600MHz 制作工艺：32 纳米 二级缓存：6×256KB 三级缓存：12MB 核心数量：6核心。
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本讲内容
• 提高计算机速度的方法 • 最新两款微机处理器介绍 • 微型计算机的存储器
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计算机技术及其应用
1 增加计算机的位数
增加计算机的位数可以提高速度。例如对于一个 32位的数据的传送，8位机需要传输4次才能完成， 而32位机一次就可以完成；对于一个16位数X16位 数的乘法，8位机要进行几十次运算才能完成，而 一个带有16位X16位乘法器的DSP一次就可以完成。
• 1 增加计算机的位数
• 2 改进电路，提高门电路翻转的速度，提高工作频率
• 3 采用多总线结构，实现多级流水线作业 • 4 采用大容量的片内存储器(片内cache)
• 5 采用快速执行引擎技术，对片内外存储器的访问，采用 DDR技术，提高访问速度
• 6 采用分支预测技术 • 7 采用多CPU结构
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主讲教师：毕宏彦
计算机技术及其应用
7. 采用多CPU结构
• 最新的微机采用了多处理器(多核)技术，例如双核、3核、4 核等，使微机的数据处理能力进一步增强，对微机的性能 有较大的提升。
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本讲内容
• 提高计算机速度的方法 • 最新两款微机处理器介绍
计算机技术及其应用
本讲内容
• 提高计算机速度的方法 • 最新两款微机处理器介绍 • 微型计算机的存储器
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本讲内容
• 提高计算机速度的方法 • 最新两款微机处理器介绍 • 微型计算机的存储器
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计算机技术及其应用
提高计算机速度的方法
计算机技术及其应用
6. 采用分支预测技术
• 为了减少由于执行了转移指令而导致流水线的效率损失，Pentium采用分支预测 技术来动态预测指令的目标地址，从而节省了CPU的执行时间。通常在用户程序 中包含不少的条件转移指令，在流水线计算机中，这些转移指令由于产生分支 可能使预取指令和预译码指令作废。Pentium内部有两个预取指令缓冲队列，在 执行条件转移指令前，一个以顺序方式预取指令，一个以转移方式预取指令， 后者也称为分支目标缓冲器BTB(branch target buffer),这是一个小的Cache, 它基于转移指令，尤其是循环转移的固有特点。可以认为在大多数情况下，当 一条转移指令被再次执行时，其成功与否及转移目标均与上次相同。据此可构 造动态的分支目标预测硬件。BTB是一种效率较好的硬件机制，统计表明BTB的 容量较大时(如超过256项)预测准确率可达90%。通过这种动态分支预测技术， 不管是否产生转移，所需指令都在执行前预先取好。
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主讲教师：毕宏彦
计算机技术及其应用
微机的片内存储器与主存储器
• • CPU片内存储器(Cache) ：分为1级缓存/2级缓存/3级缓存。 主存储器(主存)：即主板上的存储器(存储条)。主存又称内存，一般装在主板上， 用来存放计算机正在执行或使用的程序和数据。主存通常由半导体存储器构成。 CPU可以直接访问主存，因此其存取速度快。主存的容量受地址线位数的影响。例 如32位地址线的处理器，直接寻址的内存空间为4GB。 • 随机存取存储器RAM(random access memory)：对该存储器内部的任何一个存储单 元，既可以取出，也可以存入，存取所用时间和存储单元所在的物理地址无关。 一般RAM中的信息在掉电时将丢失，目前有内带电池的芯片，掉电后信息依然可以 保存，称为非易失性RAM(NVRAM)。按集成电路内部结构不同，RAM又可分为静态