處理器經(jīng)歷了6大發(fā)展階段!什么是協(xié)處理器?

處理器是我們經(jīng)常會(huì)聽到的詞匯，我們的智能設(shè)備中都有處理器，比如手機(jī)處理器。為增進(jìn)大家對(duì)處理器的認(rèn)識(shí)，本文將對(duì)處理器的發(fā)展歷史以及協(xié)處理器予以介紹。如果你對(duì)處理器具有興趣，不妨和小編一起繼續(xù)往下閱讀哦。

一、處理器發(fā)展歷史

(1)第一階段(1971年-1973年)。這是4位和8位低檔微處理器時(shí)代，代表產(chǎn)品是Intel 4004處理器。

1971年，Intel生產(chǎn)的4004微處理器將運(yùn)算器和控制器集成在一個(gè)芯片上，標(biāo)志著CPU的誕生; 1978年，8086處理器的出現(xiàn)奠定了X86指令集架構(gòu)， 隨后8086系列處理器被廣泛應(yīng)用于個(gè)人計(jì)算機(jī)終端、高性能服務(wù)器以及云服務(wù)器中。

(2)第二階段(1974年-1977年)。這是8位中高檔微處理器時(shí)代，代表產(chǎn)品是Intel 8080。此時(shí)指令系統(tǒng)已經(jīng)比較完善了。

(3)第三階段(1978年-1984年)。這是16位微處理器的時(shí)代，代表產(chǎn)品是Intel 8086。相對(duì)而言已經(jīng)比較成熟了。

(4)第四階段(1985年-1992年)。這是32位微處理器時(shí)代，代表產(chǎn)品是Intel 80386。已經(jīng)可以勝任多任務(wù)、多用戶的作業(yè)。

1989 年發(fā)布的80486處理器實(shí)現(xiàn)了5級(jí)標(biāo)量流水線，標(biāo)志著CPU的初步成熟，也標(biāo)志著傳統(tǒng)處理器發(fā)展階段的結(jié)束。

(5)第五階段(1993年-2005年)。這是奔騰系列微處理器的時(shí)代。

1995 年11 月，Intel發(fā)布了Pentium處理器，該處理器首次采用超標(biāo)量指令流水結(jié)構(gòu)，引入了指令的亂序執(zhí)行和分支預(yù)測(cè)技術(shù)，大大提高了處理器的性能， 因此，超標(biāo)量指令流水線結(jié)構(gòu)一直被后續(xù)出現(xiàn)的現(xiàn)代處理器，如AMD(Advanced Micro devices)的銳龍、Intel的酷睿系列等所采用。

(6)第六階段(2005年至2021年)。處理器逐漸向更多核心，更高并行度發(fā)展。典型的代表有英特爾的酷睿系列處理器和AMD的銳龍系列處理器。

二、協(xié)處理器

協(xié)處理器(coprocessor)，一種芯片，用于減輕系統(tǒng)微處理器的特定處理任務(wù)。

協(xié)處理器，這是一種協(xié)助中央處理器完成其無法執(zhí)行或執(zhí)行效率、效果低下的處理工作而開發(fā)和應(yīng)用的處理器。這種中央處理器無法執(zhí)行的工作有很多，比如設(shè)備間的信號(hào)傳輸、接入設(shè)備的管理等;而執(zhí)行效率、效果低下的有圖形處理、聲頻處理等。為了進(jìn)行這些處理，各種輔助處理器就誕生了。需要說明的是，由于現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)中，整數(shù)運(yùn)算器與浮點(diǎn)運(yùn)算器已經(jīng)集成在一起，因此浮點(diǎn)處理器已經(jīng)不算是輔助處理器。而內(nèi)建于CPU中的協(xié)處理器，同樣不算是輔助處理器，除非它是獨(dú)立存在。

1.特定處理任務(wù)

例如，數(shù)學(xué)協(xié)處理器可以控制數(shù)字處理;圖形協(xié)處理器可以處理視頻繪制。例如，intel pentium 微處理器就包括內(nèi)置的數(shù)學(xué)協(xié)處理器。

2.內(nèi)核相連

協(xié)處理器可以附屬于ARM處理器。一個(gè)協(xié)處理器通過擴(kuò)展指令集或提供配置寄存器來擴(kuò)展內(nèi)核處理功能。一個(gè)或多個(gè)協(xié)處理器可以通過協(xié)處理器接口與ARM內(nèi)核相連。

協(xié)處理器可以通過一組專門的、提供load-store類型接口的ARM指令來訪問。例如協(xié)處理器15(CP15)，ARM處理器使用協(xié)處理器15的寄存器來控制cache、TCM和存儲(chǔ)器管理。

3.擴(kuò)展指令集

協(xié)處理器也能通過提供一組專門的新指令來擴(kuò)展指令集。例如，有一組專門的指令可以添加到標(biāo)準(zhǔn)ARM指令集中，以處理向量浮點(diǎn)(VFP)運(yùn)算。

這些新指令是在ARM流水線的譯碼階段被處理的。如果在譯碼階段發(fā)現(xiàn)是一條協(xié)處理器指令，則把它送給相應(yīng)的協(xié)處理器。如果該協(xié)處理器不存在，或不認(rèn)識(shí)這條指令，則ARM認(rèn)為發(fā)生了未定義指令異常。這也使得編程者可以用軟件來仿真協(xié)處理器的行為(使用未定義指令異常服務(wù)子程序)。

4.內(nèi)部結(jié)構(gòu)

協(xié)處理器80x87的內(nèi)部可分為二個(gè)主要部分：控制部件(CU)和數(shù)值執(zhí)行部件(NEU)。

控制部件(CU)把協(xié)處理器接到CPU的系統(tǒng)總線上，協(xié)處理器和CPU都監(jiān)視正在執(zhí)行的指令流。如果當(dāng)前將要執(zhí)行的指令是協(xié)處理器指令(即：ESCape指令)，那么，協(xié)處理器會(huì)自動(dòng)執(zhí)行它，否則，該指令將交給CPU來執(zhí)行。

數(shù)值執(zhí)行部件(NEU)復(fù)制執(zhí)行所有的協(xié)處理器指令，它有一個(gè)用8個(gè)80位的寄存器組成的堆棧，該堆棧用于以擴(kuò)展精度的浮點(diǎn)數(shù)據(jù)格式來存放數(shù)學(xué)指令的操作數(shù)和運(yùn)算結(jié)果。在協(xié)處理器指令的執(zhí)行過程中，要么指定該堆棧寄存器中的數(shù)據(jù)，要么使用壓棧/出棧機(jī)制來從棧頂存放或讀取數(shù)據(jù)。

在NEU部件中，還有一些記錄協(xié)處理器工作狀態(tài)的寄存器，如：狀態(tài)寄存器、控制寄存器、標(biāo)記寄存器和異常指針寄存器等。

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