高手请进，关于操作系统的进程

时间和空间不是一个概念！什么叫做同时啊？？你的思维逻辑有点乱啊！
下面是复制的有关CPU的一些概念自己看吧！看完了就解决你的问题了!

5．1 CPU的功能和组成
5．1．1 CPU的功能

使用CPU可以自动完成取出指令和执行指令的任务。

CPU的基本功能：

指令控制：程序的顺序控制，称为指令控制。

操作控制：管理并产生由内存取出的每条指令的操作信号，把各种操作信号送往相应的部件，从而控制这些部件按指令的要求进行动作。

时间控制：对各种操作实施时间上的定时，称为时间控制。

数据加工：所谓数据加工，就是对数据进行算术运算和逻辑运算处理。

5．1．2 CPU的基本组成

传统CPU的组成：运算器、控制器。（在诺曼机的定义中）

现代的CPU的基本部分有：运算器、Cache和控制器。

控制器的组成：程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生器和操作控制器。控制器的主要功能：

1) 从内存中取出一条指令，并指出下一条指令在内存中的位置。

2) 对指令进行译码或测试，并产生相应的操作控制信号，以便启动规定的动作。

指挥并控制CPU、内存和输入／输出设备之间数据流动的方向。

运算器的组成：算术逻辑单元（ALU）、累加寄存器、数据缓冲寄存器和状态条件寄存器。运算器的主要功能：

1) 执行所有的算术运算。

2) 执行所有的逻辑运算，并进行逻辑测试。

这一章的主要内容是对控制器的讲解。

5．1．3 CPU中的主要寄存器

CPU中最基本的六类寄存器：指令寄存器（IR）、程序计数器（PC）、地址寄存器（AR）、缓冲寄存器（DR）、累加寄存器（AC）、状态条件寄存器（PSW）。

5．1．4 CPU操作控制器与时序产生器

操作控制器可分为：

硬布线控制器，它是采用组合逻辑技术来实现的；

微程序控制器，它是采用存储逻辑来实现的；

门阵列控制器，它是吸收前两种的设计思想来实现的。

本章重点介绍微程序控制器，因为这种控制方式较为灵活。

5．2 指令周期
5．2．1 指令周期的基本概念

存储器中指令和数据的区分，使用的是指令周期的方法。

指令周期是取出并执行一条指令的时间，由于各种指令的操作功能不同，有的简单，有的复杂，因此各种指令的指令周期是不尽相同的。

指令周期常常用若干个CPU周期数来表示，CPU周期也称为机器周期。通常用内存中读取一个指令字的最短时间来规定CPU周期。

一个CPU周期时间又包含有若干个时钟周期。

通常情况下，取出和执行任何一条指令所需的最短时间为两个CPU周期。

5．2．2 CLA指令的指令周期

CLA指令是一个非访内指令，需要两个CPU周期，其中取指令阶段需要一个CPU周期，执行指令阶段需要一个CPU周期。

在第—个CPU周期，即取指令阶段，CPU完成三件事：(1)从内存取出指令；(2)对程序计数器PC加1，以便为取下一条指令做好准备；(3)对指令操作码进行译码或测试，以便确定进行什么操作。

在第二个CPU周期，即执行指令阶段，CPU根据对指令操作码的译码或测试，进行指令所要求的操作。

具体描述见P158～P159。

5．2．3 ADD指令的指令周期

ADD指令是一条访问内存取数并执行加法的指令，它由三个CPU周期组成，第一个是取指令周期；第二个CPU周期将操作数的地址送往地址寄存器并完成地址译码，在第三个CPU周期中从内存取出操作数并执行相加的操作。

5．2．4 STA指令的指令周期

第一个CPU周期为取指令、译码阶段，第二个CPU周期为送操作数地址，第三个CPU周期是送操作数和执行写操作阶段。

5．2．5 NOP指令和JMP指令的指令周期

NOP指令在第二CPU周期中不发出任何控制信号。

JMP指令是一个程序控制指令，它在第二CPU周期中只是改变了PC的内容。

5．2．6 用方框图语言表示指令周期

公操作的概念：是指一条指今执行完毕后，CPU所开始进行的一些操作，这些操作正要是CPU对外设请求的处理，如中断处理、通道处理等。

方框图的画法是一项较为重要的内容，见例1。

5．3 时序产生器和控制方式
5．3．1 时序信号的作用和体制

对时序信号的理解，CPU的时间表。

CPU识别指令和数据的方法：从时间上来说，取指令事件发生在指令周期的第一个CPU周期中，即发生在“取指令”阶段，而取数据事件发生在指令周期的后面几个CPU周期中，即发生在“执行指令”阶段。从空间上来说，如果取出的代码是指令，那么一定送往指令寄存器，如果取出的代码是数据，那么一定送往运算器。这个方法体现了时序控制的重要性。

对电位－脉冲制的理解：脉冲到达之前，电平信号必须要稳定。

硬布线控制器中，时序信号往往采用主状态周期－节拍电位－节拍脉冲三级体制。—个节拍电位表示一个CPU周期的时间，它表示了一个较大的时间单位；在一个节拍电位中又包含若干个节拍脉冲，以表示较小的时间单位；而主状态周期可包含若干个节拍电位，所以它是最大的时间单位。

在微程序控制器中，时序信号比较简单，一般采用电位－节拍脉冲二级体制。就是说，它只有一个节拍电位，在节拍电位中又包含若干个节拍脉冲（时钟周期）。节拍电位表示一个CPU周期的时间，而节拍脉冲把一个CPU周期划分成几个较小的时间间隔。

5．3．2 时序信号产生器

微程序控制器中使用的时序信号产生器由：时钟源、环形脉冲发生器、节拍脉冲和读写时序译码逻辑、启停控制逻辑等部分组成。

5．3．3 控制方式

形成控制不同操作序列的时序信号的方法，称为控制器的控制方式。常用的有同步控制、异步控制、联合控制三种方式。

同步控制方式：在任何情况下，已定的指令在执行时所需的机器周期数和时钟周期数都固定不变。

异步控制方式：每条指令、每个操作控制信号需要多少时间就占用多少时间。

联合控制方式：同步控制和异步控制的结合，有两种情况。一种情况是，大部分操作序列安排在固定的机器周期中，对某些时间难以确定的操作则以执行部件的“回答”信号作为本次操作的结束。另一种情况是，机器周期的节拍脉冲数固定，但是各条指令周期的机器周期数不固定。

5．4 微程序控制器
优点：微程序控制器同组合逻辑控制器相比较，具有规整性、灵活性、可维护性等一系列优点，因而在计算机设计中逐渐取代了早期采用的组合逻辑控制器，并已被广泛地应用。

基本思想：微程序设计技术是利用软件方法来设计硬件的一门技术。即仿照通常的解题程序的方法，把操作控制信号编成所谓的“微指令”，存放到一个只读存储器里。当机器运行时，一条又—条地读出这些微指令，从而产生全机所需要的各种操作控制信号，使相应部件执行所规定的操作。

5．4．1 微命令和微操作

控制部件与执行部件之间联系的方法：

控制部件与执行部件的一种联系，就是通过控制线。控制部件通过控制线向执行部件发出各种控制命令，通常把这种控制命令叫做微命令，而执行部件接受微命令后所进行的操作，叫做微操作。

控制部件与执行部件之间的另一种联系是反馈信息。执行部件通过反馈线向控制部件反映操作情况，以便使控制部件根据执行部件的“状态”来下达新的微命令，这也叫做“状态测试”。

微操作在执行部件中是最基本的操作。微操作可分为两种：

相容性的微操作，是指在同时或同一个CPU周期内可以并行执行的微操作；

相斥性的微操作，是指不能在同时或不能在同一个CPU周期内并行执行的微操作。

5．4．2 微指令和微程序

在机器的一个CPU周期中，一组实现一定操作功能的微命令的组合，构成一条微指令。一般由操作控制和顺序控制两大部分组成。

一条机器指令的功能是用许多条微指令组成的序列来实现的，这个微指令序列通常叫做微程序。

5．4．3 微程序控制器原理框图

微程序控制器原理框图如图5.24所示。

它主要由：

控制存储器：用来存放实现全部指令系统的微程序，它是一种只读型存储器。要求速度快，读出周期短。

微指令寄存器：微指令寄存器用来存放由控制存储器读出的一条微指令信息，分为微地址寄存器和微命令寄存器两个部分。其中微地址寄存器决定将要访问的下一条微指令的地址，微命令寄存器则保存一条微指令的操作控制字段和判别测试字段的信息。

地址转移逻辑：地址转移逻辑就承担自动完成修改微地址的任务。

5．4．4 微程序举例

注意微指令的划分，微命令的执行。

5．4．5 CPU周期与微指令周期的关系

在串行方式的微程序控制器中，微指令周期等于读出微指令的时间加上执行该条微指令的时间。一般来讲，一个微指令周期时间设计得恰好和CPU周期时间相等。

5．4．6 机器指令与微指令的关系

1） 一条机器指令对应一个微程序，这个微程序是由若干条微指令序列组成的。因此，一条机器指令的功能是由若干条微指令组成的序列来实现的。简言之，一条机器指令所完成的操作划分成若干条微指令来完成，由微指令进行解释和执行。

2） 从指令与微指令，程序与微程序，地址与微地址的一一对应关系来看，前者与内存储器有关，后者与控制存储器有关。与此相关，也有相对应的硬设备。

3）每一个CPU周期就对应一条微指令。

5．5 微程序设计技术
微程序设计的关键是如何确定微指令的结构。

5．5．1 微指令编码

直接表示法：特点是操作控制宇段中的每一位代表一个微命令。这种方法的优点是简单直观，其输出直接用于控制。缺点是微指令字较长，因而使控制存储器容量较大。

编码表示法：编码表示法是把一组相斥性的微命令信号组成一个小组（即一个字段），然后通过小组（字段）译码器对每一个微命令信号进行译码，译码输出作为操作控制信号。优点是可以用较小的二进制信息位表示较多的微命令信号，可使微指令字大大缩短。缺点是微程序的执行速度稍稍减慢。

混合表示法：这种方法是把直接表示法与字段编码法混合使用，以便能综合考虑微指令字长、灵活性和执行微程序速度等方面的要求。

5．5．2 微地址形成的方法

产生后继地址的方法有两种：

计数器法方式：这种方法同用程序计数器来产生机器指令地址的方法相类似。计数器方式的基本特点是：微指令的顺序控制字段较短，微地址产生机构简单。但是多路并行转移功能较弱，速度较慢，灵活性较差。

多路转移方式：一条微指令具有多个转移分支的能力称为多路转移。多路转移方式的特点是：能以较短的顺序控制字段配合，实现多路并行转移，灵活性好，速度较快，但转移地址逻辑需要用组合逻辑方法设计。

5．5．3 微指令格式

水平型微指令：一次能定义并执行多个并行操作微命令的微指令，叫做水平型微指令。

垂直型微指令：微指令中设置微操作码字段，采用微操作码编译法，内微操作码规定微指令的功能，称为垂直型微指令。垂直型微指令的结构类似于机器指令的结构。

比较：

水平型微指令并行操作能力强，效率高，灵活性强。垂直型微指令则较差。

水平型微指令执行一条指令的时间短，垂直型微指令执行时间长。

由水平型微指令解释指令的微程序，具有微指令字比较长，但微程序短的特点。垂直型微指令则相反，微指令字比较短而微程序长。

水平型微指令用户难以掌握，而垂直型微指令与指令比较相似，相对来说，比较容易掌握。

5．5．4 动态微程序设计

对应于一台计算机的机器指令只有一组微程序，而且这一组微程序设计好之后，一般无需改变而且也不好改变，这种微程序设计技术称为静态微程序设计。

通过改变微指令和微程序来改变机器的指令系统，这种微程序设计技术称为动态微程序设计。

5．6 硬布线控制器
硬布线控制器是一种由门电路和触发器构成的复杂树形网络。

硬布线控制器是早期设计计算机的一种方法，但是随着新一代机器及VLSI技术的发展，硬布线逻辑设计思想又得到了重视。

与微程序控制相比，硬布线控制的速度较快。其原因是微程序控制中每条微指令都要从控存中读取一次，影响了速度，而硬布线控制主要取决于电路延迟。因此，近年来在某些超高速新型计算机结构中，又选用了硬布线控制，或与微程序控制器混合使用。

5．7 传统CPU
5．7．1 M68000 CPU

为一典型的单总线结构的微处理器。M6800的主存和外设是统一编址的。

5．7．2 Intel 8088 CPU

产生于8086之后，被设计成准16位结构，为了和早期的8085兼容。

5．7．3 IBM 370系列CPU

使用了定点运算和浮点运算两种部件。

5．7．4 Intel 80486 CPU

使用了流水线技术。

5．8 流水CPU
5．8．1 并行处理技术

标准的冯·诺依曼体系结构，采用的是串行处理，即一个时刻只能进行一个操作。

并行性的两种含义：

同时性：两个以上事件在同一时刻发生。如多机系统中，同一时刻多个进程在运行。

并发行：两个以上事件在同一间隔内发生。如并发程序，某一时刻CPU中只有一个进程在运行，而在一个时间段内，多个进程同时运行。

并行性的三种形式：

时间并行：即使用流水处理部件，时间重叠。

空间并行：设置重复资源，同时工作。

时间并行＋空间并行：时间重叠和资源重复的综合应用。

5．8．2 流水CPU的结构

流水CPU的组成：指令部件，指令队列，执行部件。

执行段的速度匹配问题的解决：

将执行部件分为定点执行部件和浮点执行部件两个可并行执行的部分，分别处理定点运算指令和浮点运算指令；

在浮点执行部件中，又有浮点加法部件和浮点乘／除部件，它们也可以同时执行不同的指令；

浮点运算部件都以流水线方式工作。

标量流水计算机：只有一条指令流水线。

超标量流水计算机：具有两条以上的指令流水线。

常见的流水线形式：指令流水线、算术流水线、处理机流水线。

5．8．3 流水线中的主要问题

资源相关：指多条指令进入流水线后在同一机器时钟周期内争用同一个功能部件所发生的冲突。
解决方法：指令推迟执行，或是设置重复资源。

数据相关：在一个程序中，如果必须等前一条指令执行完毕后，才能执行后一条指令，这两条指令就是数据相关。
解决方法：定向传送技术。

控制相关：当执行转移指令时，根据转移条件是否发生来控制指令的执行顺序。
解决方法：延迟转移法、转移预测法。

5．8．4 奔腾CPU

主要掌握其超标量流水线、指令Cache和数据Cache、浮点单元、转移预测四个方面的特性。

5．9 RISC CPU
5．9．1 RISC机器的特点

RISC的三个基本要素：

有限、简单的指令集

CPU配备大量的通用寄存器

强调对指令流水线的优化

RISC机器的特征：

使用等长指令。

寻址方式少，绝不出现存储器间接寻址。

只有取数、存数指令访问存储器。指令中最多出现RS型指令，绝不出现SS型指令。

指令集中指令数一般少于100条，指令格式少于4种。

指令功能简单，控制器多采用硬布线方式。

大部分指令在一个机器周期内完成。

CPU中通用寄存器数量相当多。

强调通用寄存器和流水线的优化使用。

—般用高级语言编程，特别重视编译优化工作。以减少程序执行时间。

CISC与RISC的比较见表5.6。

5．9．2 RISC CPU实例

5．10 多媒体CPU
5．10．1 多媒体技术的主要问题

图像与声音的压缩技术

适应多媒体技术的软件技术

计算机系统结构方面的技术

5．10．2 MMX技术

MMX指令是一种SIMD并行处理指令，其先进性主要体现在：

SIMD结构

饱和运算方式

积和运算方式

比较指令

转换指令

5．10．3 动态执行技术

动态执行技术就是通过预测程序流来调整指令的执行，并且分析程序的数据流来选择指令执行的最佳顺序。

实现动态执行的关键是使用一个指令缓冲池以开辟一个较长的指令窗口，以便允许执行单元能在一个较大的范围内调遣和执行已译码过的程序指令流。

你的说法错误的，你可以想想一群人排队按重要性由前面至后面进行处理

"一个CPU同时只能run一个进程"这句话不对吧