微处理器 - 分类

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微处理器可以分为三类：

精简指令集计算机 (RISC) 处理器

RISC 代表 **Reduced Instruction Set Computer**（精简指令集计算机）。它旨在通过简化计算机的指令集来减少执行时间。使用 RISC 处理器，每个指令只需要一个时钟周期即可执行，从而实现统一的执行时间。但这会降低效率，因为代码行数更多，因此需要更多 RAM 来存储指令。编译器也需要做更多工作才能将高级语言指令转换为机器代码。

一些 RISC 处理器包括：

• Power PC：601、604、615、620
• DEC Alpha：210642、211066、21068、21164
• MIPS：TS (R10000) RISC 处理器
• PA-RISC：HP 7100LC

RISC 架构

RISC 微处理器架构使用高度优化的指令集。由于其功耗效率，它被用于便携式设备，如苹果 iPod。

RISC 的特点

RISC 处理器的主要特点如下：

• 它包含简单的指令。

• 它支持各种数据类型格式。

• 它利用简单的寻址方式和固定长度指令进行流水线操作。

• 它支持在任何上下文中使用寄存器。

• 单周期执行时间。

• “加载”和“存储”指令用于访问内存位置。

• 它包含大量寄存器。

• 它包含较少的晶体管。

复杂指令集计算机 (CISC) 处理器

CISC 代表 **Complex Instruction Set Computer**（复杂指令集计算机）。它旨在最大程度地减少每个程序的指令数量，而不考虑每个指令的周期数。重点是将复杂指令直接构建到硬件中。

编译器需要做的工作很少就能将高级语言转换为汇编语言/机器代码，因为代码长度相对较短，因此只需要很少的 RAM 来存储指令。

一些 CISC 处理器包括：

• IBM 370/168
• VAX 11/780
• Intel 80486

CISC 架构

它的架构旨在降低内存成本，因为大型程序需要更多的存储空间，从而导致更高的内存成本。为了解决这个问题，可以通过在一个指令中嵌入多个操作来减少每个程序的指令数量。

CISC 的特点

• 各种寻址方式。
• 大量指令。
• 可变长度的指令格式。
• 执行一条指令可能需要多个周期。
• 指令解码逻辑复杂。
• 一条指令需要支持多种寻址方式。

特殊处理器

这些是为某些特殊用途而设计的处理器。下面简要介绍了一些特殊处理器：

协处理器

协处理器是一种专门设计的微处理器，它可以比普通微处理器快得多地处理其特定功能。

**例如** - 数学协处理器。

一些 Intel 数学协处理器包括：

• 8087 - 用于 8086
• 80287 - 用于 80286
• 80387 - 用于 80386

输入/输出处理器

它是一种专门设计的微处理器，具有自己的本地内存，用于在 CPU 参与最少的情况下控制 I/O 设备。

**例如** -

• DMA（直接内存访问）控制器
• 键盘/鼠标控制器
• 图形显示控制器
• SCSI 端口控制器

超立方体 (Transputer)

超立方体是一种专门设计的微处理器，具有自己的本地内存，并具有连接一个超立方体到另一个超立方体以进行处理器间通信的链接。它最初由 Inmos 于 1980 年设计，目标是利用 VLSI 技术。

超立方体可以用作单处理器系统，也可以连接到外部链接，这降低了构建成本并提高了性能。

**例如** - 16 位 T212、32 位 T425、浮点 (T800、T805 和 T9000) 处理器。

数字信号处理器 (DSP)

此处理器专门设计用于将模拟信号转换为数字形式。这是通过以固定的时间间隔对电压电平进行采样并将该时刻的电压转换为数字形式来完成的。此过程由称为模数转换器、A 到 D 转换器或 ADC 的电路执行。

DSP 包含以下组件：

• **程序存储器** - 它存储 DSP 将用于处理数据的程序。

• **数据存储器** - 它存储要处理的信息。

• **计算引擎** - 它执行数学处理，从程序存储器访问程序，从数据存储器访问数据。

• **输入/输出** - 它连接到外部世界。

其应用包括：

• 声音和音乐合成
• 音频和视频压缩
• 视频信号处理
• 2D 和 3D 图形加速。

**例如** - 德州仪器的 TMS 320 系列，例如 TMS 320C40、TMS320C50。