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计算机组成原理中央处理器与流水线技术计算机组成原理是计算机科学中的基础课程之一，它主要研究计算机系统的硬件组成和工作原理。
而中央处理器（Central Processing Unit，简称CPU）作为计算机的核心部件之一，承担着指令的译码、执行和数据处理等关键任务。
为了提高CPU的运行效率和性能，流水线技术被引入其中。
本文将对计算机组成原理中央处理器以及流水线技术进行探讨。
一、中央处理器的基本结构和功能中央处理器作为计算机系统的核心，它主要由控制器和运算器两部分组成。
其中，控制器负责对指令的解码和控制，而运算器则负责执行这些指令并进行数据的处理。
控制器是中央处理器的指挥中枢，它接收来自主存储器的指令，并对其进行解码和分析。
解码后的指令将被传送到运算器，根据指令的要求，运算器会执行相应的运算操作，并将结果返回到主存储器或其他设备。
运算器主要由算数逻辑单元（ALU）和寄存器组成。
ALU负责执行各种算术运算和逻辑运算，寄存器则用于存储指令和数据。
在运算过程中，ALU可以根据指令的要求，通过寄存器之间的数据传输和运算来完成各种运算操作。
二、中央处理器与流水线技术的关系为了提高CPU的执行效率和性能，流水线技术被引入其中。
流水线技术是基于指令级并行的思想，将指令的执行过程划分为多个子任务，并通过流水线的方式并行执行这些子任务，从而提高CPU的吞吐量。
1. 流水线技术的原理流水线技术将整个指令的执行过程划分为多个阶段，每个阶段完成一个特定的操作。
这些阶段依次连接在一起，形成一个流水线。
当一个指令进入流水线后，它会按照顺序经过各个阶段的处理，直至完成。
而在同一时刻，不同指令的不同阶段可以并行执行，从而提高了整个流水线的效率。
2. 流水线技术的优势流水线技术的引入使得CPU能够同时处理多条指令，提高了整体的执行效率。
同时，流水线技术还具有以下几个优点：（1）资源复用：不同阶段的操作可以使用相同的硬件资源，提高硬件资源的利用率。
计算机组成原理基础知识流水线技术和超标量处理器计算机组成原理基础知识：流水线技术和超标量处理器计算机组成原理是指计算机硬件的基本组成和工作原理。
在计算机科学与技术领域，流水线技术和超标量处理器是两个重要的概念。
本文将介绍这两种技术的基本原理和应用。
一、流水线技术流水线技术是指将一个复杂的操作分解成多个简单的子操作，并将这些子操作连续地执行，以提高计算机的指令执行效率。
在传统的自顶向下的设计方法中，计算机硬件主要包括控制器、运算器等单一功能模块，而在流水线技术中，计算机硬件被划分成多个阶段，每个阶段执行一个特定的功能子模块。
经典的流水线包括取指、译码、执行、访存和写回等阶段。
在取指阶段，计算机从存储器中读取指令；在译码阶段，计算机对指令进行解码并读取相应的操作数；在执行阶段，计算机执行相应的操作；在访存阶段，计算机对数据进行读写操作；在写回阶段，计算机将执行结果写回到寄存器或存储器。
流水线技术的优点是可以充分利用计算机硬件资源，提高指令的并行执行程度。
但是，流水线技术也存在一些问题，例如数据的相关性和冒险问题，需要通过一些技术手段来解决。
二、超标量处理器超标量处理器是一种在流水线技术基础上的改进方案。
传统的流水线技术中，每个阶段只能执行一个指令，而超标量处理器允许在同一个时钟周期内执行多个指令，以进一步提高计算机的执行效率。
超标量处理器主要依靠两个关键技术来实现多指令并行执行：乱序执行和动态调度。
乱序执行是指根据指令之间的依赖关系，按照合理的顺序执行指令，而不是按照指令在程序中的顺序执行。
动态调度是指通过硬件对指令进行调度，在不改变程序语义的前提下，尽可能地重排指令的执行顺序，以提高指令的并行度。
超标量处理器的工作原理可以简单描述为：在取指阶段，计算机从存储器中读取多个指令；在译码阶段，计算机对这些指令进行解码；在执行阶段，计算机并行执行多个指令；在访存阶段，计算机同时进行多个数据的读写操作；在写回阶段，计算机将执行结果写回到寄存器或存储器。
红色标记为找到了的参考答案，问答题比较全，绿色标记为个人做的，仅供参考！第一章计算机系统概述1. 目前的计算机中，代码形式是______。
A．指令以二进制形式存放，数据以十进制形式存放B．指令以十进制形式存放，数据以二进制形式存放C．指令和数据都以二进制形式存放D．指令和数据都以十进制形式存放2. 完整的计算机系统应包括______。
A. 运算器、存储器、控制器B. 外部设备和主机C. 主机和实用程序D. 配套的硬件设备和软件系统3. 目前我们所说的个人台式商用机属于______。
A.巨型机B.中型机C.小型机D.微型机4. Intel80486是32位微处理器，Pentium是______位微处理器。
Ａ．１６Ｂ．３２Ｃ．４８Ｄ．６４5. 下列______属于应用软件。
A. 操作系统B. 编译系统C. 连接程序D.文本处理6. 目前的计算机，从原理上讲______。
A.指令以二进制形式存放，数据以十进制形式存放B.指令以十进制形式存放，数据以二进制形式存放C.指令和数据都以二进制形式存放D.指令和数据都以十进制形式存放7. 计算机问世至今，新型机器不断推陈出新，不管怎样更新，依然保有“存储程序”的概念，最早提出这种概念的是______。
A.巴贝奇B.冯. 诺依曼C.帕斯卡D.贝尔8.通常划分计算机发展时代是以（）为标准A.所用的电子器件B.运算速度C.计算机结构D.所有语言9.到目前为止，计算机中所有的信息任以二进制方式表示的理由是（）A.节约原件B.运算速度快C.由物理器件的性能决定D.信息处理方便10.冯.诺依曼计算机中指令和数据均以二进制形式存放在存储器中，CPU区分它们的依据是（）A.指令操作码的译码结果B.指令和数据的寻址方式C.指令周期的不同阶段D.指令和数据所在的存储单元11.计算机系统层次结构通常分为微程序机器层、机器语言层、操作系统层、汇编语言机器层和高级语言机器层。
层次之间的依存关系为（）A.上下层都无关B.上一层实现对下一层的功能扩展，而下一层与上一层无关C.上一层实现对下一层的功能扩展，而下一层是实现上一层的基础D.上一层与下一层无关，而下一层是实现上一层的基础12.指令流通常是（）A.从主存流向控制器B.从控制器流向主存C.从控制器流向控制器D.从主存流向主存13.以下叙述中正确的是（）A.寄存器的设置对汇编语言程序是透明的B.实际应用程序的预测结果能够全面代表计算机的性能C.系列机的基本特征是指令系统向后兼容D.软件和硬件在逻辑功能上是等价的14.存储A.__程序____并按B.__地址____顺序执行,这是冯•诺依曼型计算机的工作原理。
5.6 流水CPUEnslow统计过：1965~1975间，反映器件性能级延迟大约为原来的1/10，而反映计算机系统性能之一的平均指令时间为1%。
结论：同一时期计算机系统性能比器件性能提高的速度快得多促使计算机性能提高的因素除了器件性能得提高外还有哪些呢？一、并行处理技术并行性（Parrelism）概念问题中具有可以同时进行运算或操作的特性。
例：在相同时延的条件下，用n位运算器进行n位并行运算速度几乎是一位运算器进行n位串行运算的n倍（狭义）（广义）含义只要在同一时刻（同时性）或在同一时间间隔内（并发性）完成两种或两种以上性质相同或不同的工作，他们在时间上相互重叠，都体现了并行性三种形式①时间并行（重叠）：让多个处理过程在时间上相互错开，轮流使用同一套硬件设备的各个部件，以加快硬件周转而赢得速度，实现方式就是采用流水处理部件②空间并行（资源重复）：以数量取胜，它能真正的体现同时性，LSI和VLSI为其提供了技术保证。
③时间+空间并行：Pentium中采用了超标量流水线技术。
二、流水CPU的结构流水计算机的系统组成①存储器体系：主存采用多体交叉存储器；Cache②流水方式CPU：指令部件、指令队列、执行部件③指令流水线④指令队列：FIFO⑤执行部件：可以有多个采用流水线方式构成的算术逻辑部件构成，可以将定点运算部件和浮点运算部件分开。
流水线CPU时空图IF（Instruction Fetch取指），ID（Instruction Decode指令译码），EX（Execution 执行），WB（Write Back写回）具有两条以上的指令流水线上图中流水线满载时，每一个时钟周期可以执行2条指令采用时间和空间并行技术。
流水线（Pipelining）的分类按级别分为：①指令流水线，②算术流水线，③处理机流水线（宏流水线）三、流水线中的主要问题1．瓶颈问题（流水线中有速度慢的段）再分成几个段，用资源重复的方法也可以解决。
