CPU概念及运作原理

信创产业,即信息技术应用创新产业,旨在实现信息技术领域的自主可控,保障国家信息安全。从产业链角度看,信创产业主要由基础硬件、基础软件、应用软件、信息安全4部分构成,其中芯片、整机、操作系统、数据库、中间件是最重要的产业链环节。
cpu概念及运作原理
中央处理器(central processing unit),是实现计算机的运算核心和控制核心。主要包括运算器、控制器和寄存器等模块。运算器负责执行运算和测试,控制器负责提取指令、进行译码、控制数据流动方向,寄存器位于cpu内部和内存类似,能够在处理指令时暂时存储个数字能使运算变得更快。 cpu的运作原理可分为“取”、“译”、“执行”∶cpu从内存中提取指令,由解码器译码,将指令转化为控制cpu其他部分的信号,最后由运算器进行运算和测试。
cpu指令集概念及分类
cpu指令集(instruction set)是cpu中计算和控制计算机系统所有指令的集合。计算机的程序最终需要转化为“指令”才能在cpu上运行。 cpu按照指令集可分为cisc(复杂指令集)和risc(精简指令集)两大类,cisc型cpu目前主要是x86架构,risc型cpu主要包括arm、risc-v、mips、power、alpha架构等。
cpu指令集架构生态
在生态方面,基于x86和arm架构的cpu与下游软硬件的兼容性较好,适配产品较为丰富,对用户使用较为友好。 基于mips和alpha架构的cpu在高性能计算、嵌入式工控机等特定领域应用较好,市场化仍有待进一步的发展。
gpu基本概念
gpu基本概念∶图形处理器(graphics processing unit,缩写gpu),又称显示核心、视觉处理器、显示芯片,是一种专门在个人电脑、工作站、游戏机和一些移动设备(如平板电脑、智能手机等)上做图像和图形相关运算工作的微处理器。 gpu是显卡的处理器∶显卡全称显示适配卡,又称显示适配器,用于协助cpu进行图像处理,作用是将cpu送来的图像信号经过处理再输送到显示器上,由主板连接设备、监视器连接设备、处理器和内存组成,gpu即是显卡处理器。
gpu工作原理与结构
gpu工作原理∶gpu的工作通俗来说就是完成3d图形的生成,将图形映射到相应的像素点上,对每个像素进行计算确定最终颜色并完成输出,一般分为顶点处理、光栅化计算、纹理贴图、像素处理、输出五个步骤。gpu 采用流式并行计算模式,可对每个数据行独立的并行计算。 gpu与cpu区别∶cpu基于低延时设计,由运算器(alu)和控制器(cu),以及若干个寄存器和高速缓冲存储器组成,功能模块较多,擅长逻辑控制,串行运算。gpu基于大吞吐量设计,拥有更多的alu用于数据处理,适合对密集数据进行并行处理,擅长大规模并发计算,因此gpu也被应用于al训练等需要大规模并发计算场景。
gpu分类:gpu可分为独立gpu和集成gpu
独立gpu独立gpu一般封装在独立的显卡电路板上,使用专用的显示存储器,独立显卡性能由gpu性能与显存带宽共同决定。一般来讲,独立gpu的性能更高,但因此系统功耗、发热量较大。 集成gpu集成gpu常和cpu共用一个die,共享系统内存。集成gpu的制作由cpu厂家完成,因此兼容性较强,并且功耗低、发热量小。但如果显卡运行需要占用大量内存,整个系统运行会受限,此外系统内存的频率通常比独立显卡的显存低很多,因此一般集成gpu的性能比独立gpu更低。
存储存储概念及分类
计算机存储,主要是指各种存储器(memory)和企业级存储(storage),企业级存储产品中使用了各种存储器技术。 按照存储介质的不同,将存储器分为光学存储、半导体存储和磁性存储三大类。半导体存储又划分为ram(随机存储器)和rom(只读存储器)。 ram是与cpu直接交换数据的内部存储器,也就是主存,断电数据会丢失,rom掉电数据不会丢失。 其中dram和flash(包括nor flash和nand flash)为当前主流存储器,占据了全球主要的存储器市场。2020年,dram占全球存储器市场的比例超一半,高达53%,是存储器分支中市场规模最大的产品。
基础硬件:整机
信创产业,旨在实现信息技术领域的自主可控,保障国家信息安全。从产业链角度看,信创产业主要由基础硬件、基础软件、应用软件、信息安全4部分构成,其中芯片、整机、操作系统、数据库、中间件是最重要的产业链环节  


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