原 文 出 处 : Madden S,Frankin M,Hellerstein J,et al.TinyDB:an acquisitional query processing system for sensor networks.中央处理器设计摘要CPU(中央处理单元)是数字计算机的重要组成部分, 其目的是对从内存中接收的指令进行译码,同时对存储于内部寄存器、存储器或输入输出接口单元的数据执行传输、算术运算、逻辑运算以及控制操作。在外部,CPU 为转换指令数据和控制信息提供一个或多个总线并从组件连接到它。在通用计算机开始的第一章,CPU 作为处理器的一部分被屏蔽了。但是 CPU 有可能出现在很多电脑之间,小,相对简单的所谓微控制器的计算机被用在电脑和其他数字化系统中,以执行限制或专门任务。例如,一个微控制器出现在普通电脑的键盘和检测器中,但是这些组件也被屏蔽。在这种微控制器中,与我们在这一章中所讨论的 CPU 可能十分不同。字长也许更短,(或者说 4 或 8 个字节),编制数量少,指令集有限。相对而言,性能差,但对完成任务来说足够了。最重要的是它的微控制器的成本很低,符合成本效益。在接下去的几页里,我考虑的是两个计算机的 CPU,一个是一个复杂指令集计算机( CISC),另一个是精简指令集计算机(RISC)。在详细的设计检查之后,我们比较了两个 CPU 的性能,并提交了用来提高性能的一些方法的简要概述。最后,我们讨论了关于一般数字系统设计的设计思路。1.双 CPU 的设计正如我们前一章提到的,一个典型的 CPU 通常被分成两部分:数据路径和控制单元。该数据路径由一个功能单元、登记册和内部总线组成,为在功能单元、存储器以及其他计算机组件之间提供转移信息的途径。这个数据途径有可能是流水线,也有可能不是。控制单元由一个程序计数器,一个指令寄存器,控制逻辑,和可能有其他硬或微程序组成。假如数据途径是流水线那么控制单元也有可能是流水线。电脑的 CPU是一个部分,要么是复杂指令集计算机( CISC),要么是精简指令集计算机(RISC),有自己的指令集架构。 本章的目的是提交两个 CPU 的设计,用来说明指令集,数据路径,和控制单元的构造特征的合并。该设计将自上而下,但随着先前组件设计的重新使用,来说明指令集构架在数据路径和控制单元上的影响,数据路径上的单元的影响力。这些材料广泛使用了表格和图表。虽然我们重用和改变部分来自其他国家的设计,其他章节的背景信息,此处不再重复。但是,参考资料可以在这本书的前几节里找到详细的信息...