CPU

1、CPU(Central Processing Unit)，是一台计算机的运算核心和控制核心。

CPU由运算器、控制器和寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态的总线构成。差不多所有的CPU的运作原理可分为四个阶段：提取(Fetch)、解码(Decode)、执行(Execute)和写回(Writeback)。 CPU从存储器或高速缓冲存储器中取出指令，放入指令寄存器，并对指令译码，并执行指令。所谓的计算机的可编程性主要是指对CPU的编程。

2、MPU (Micro Processor Unit)，叫微处理器(不是微控制器)，通常代表一个功能强大的CPU(暂且理解为增强版的CPU吧)，但不是为任何已有的特定计算目的而设计的芯片。

这种芯片往往是个人计算机和高端工作站的核心CPU。Intel X86，ARM的一些Cortex-A芯片如飞思卡尔i.MX6、全志A20、TI AM335X等都属于MPU。

文章来源： <a href="http://mp.weixin.qq.com/s/8ZzzGqigP7_PHCgHmMcvwg">DIGITIMES</a&gt;

中国流传一句话：“黑猫白猫，能捉老鼠的就是好猫”，这是从“结果”论英雄，套用于市场法则，此话也一点不虚。

不论“中国芯”是采取哪种架构：LINUX？X86？只要能获得市场消费者最终青睐，由中国企业自行设计开发、流片量产，在市场上能屹立不倒，在此阶段就已能算通过考验。

近两、三年来，中国芯代表“兆芯”就采取X86架构CPU战略，获得联想在内的计算机系统业者采用，市场知名度渐见成效。

兆芯副总裁傅城接受DIGITIMES访问表示，事实上CPU MIPS架构开发支出远低于X86芯片架构开发费用，X86芯片的研发费用更大。但他认为从市场接受度来说，在嵌入式封闭型利基市场，小众客户接受度不是问题，但在讲求高性能的个人计算机、服务器领域，X86架构仍是主流，这一点上，兆芯还是较具优势。

来源： http://www.tuicool.com/articles/YJfqUjV

最近在利用空余时间写一个兼容MIPS32指令集架构的CPU，尽管它和Intel的不同，但MIPS对nop指令的处理方式可以给你一点启发。

首先上过计算机体系结构课的你一定知道，现代CPU都采用流水线结构。在一个简单的五级流水的MIPS32处理器中，五级流水分别实现的逻辑操作是： 取指、译码、执行、访存、回写 。

<center><img src="http://imgtec.eetrend.com/sites/imgtec.eetrend.com/files/201702/blog/93…; alt="CPU空操作的原理是什么？" width="600"></center>
（图片来自网络，侵删）

来源：玩转单片机

回到最初的问题，CPU是怎样访问内存的？简单的答案是，CPU执行一条访存指令，把读写请求发往内存管理单元。内存管理单元进行虚实转换，把命令发往总线。总线把命令传递给内存控制器，内存控制器再次翻译地址，对相应内存颗粒进行存取。之后，读取的数据或者写入确认按照原路返回。再复杂些，当中插入多级缓存，在每一层缓存都未命中的情况下，访问才会最终达到内存颗粒。

知道了完整的路径，那我们开始研究每一步中的硬件到底是怎么样的，读写指令到底是怎样在其中传输的。要了解硬件，首先要说下处理器。处理器的基本结构并不复杂，一般分为取指令，译码，发射，执行，写回五个步骤。而我们说的访存，指的是访问数据，不是指令抓取。访问数据的指令在前三步没有什么特殊，在第四步，它会被发送到存取单元，等待完成。当指令在存取单元里的时候，产生了一些有趣的问题。

第一个问题，对于读指令，当处理器在等待数据从缓存或者内存返回的时候，它到底是什么状态？是等在那不动呢，还是继续执行别的指令？

什么是单片机，相信很多人都还不知道。也不知道单片机的作用是什么。单片机简称为单片微控制器(Microcontroler)，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上，相当于一个微型的计算机，因为它最早被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对提及要求严格的控制设备当中。

大家都知道我们的电脑主要是由中央处理单元CPU(进行运算、控制)、随机存储器RAM(数据存储)、存储器ROM(程序存储)、输入/输出设备I/O(串行口、并行输出口等)。安装在一个被称之为主板的印刷线路板上，就是我们个人的计算机了。

把单片机看成一个整体分成四块就很容易认识了。 把这些东西(CPU，硬盘，内存，主板等等)用集成块做好后，如下图所视：

CPU就是在一张硅片上，刻几百万个晶体二极管。制成二极管，硅的开启电压（死区电压）需要0.5V，锗的开启电压只需0.1V。也就是锗CPU只需零点几的电压就能运行，比现在的1V低多了，也算CPU的革命吧。电压更低，意味发热量更少，集成度和频率可以更高。即便开发锗CPU有困难，也比脑动大开的 量子CPU， 光子CPU， DNA CPU靠谱吧？

硅用来做CPU，是因为它的优点太多，而缺点都是可克服的。锗虽然也有优点（比如开启电压、载流子迁移率），但它的几个缺点是很难克服的。

首先是价格。硅直接拿沙子就能制，虽然工艺复杂但是原料成本接近零，锗在地壳中分布非常分散，成品锗（还不是半导体级别）的价格就已经超越了白银，印象中将近2000美元/公斤。

其次很大一个问题就是锗的氧化物不稳定。二氧化硅是致密的绝缘体，力学电学化学性质都很稳定，不溶于水；氧化锗没那么致密，还是溶于水的。这一条基本就宣告了CPU无望。

还有锗器件在稍高的温度下表现不良的问题，以及锗本身比硅重、又比硅软、更容易碎等等。而且现在整个半导体行业都以硅为基础，没人会开发锗的CPU。

MCU ASE (特定应用扩展) 可扩展中断控制器支持，减少中断等待时间并加强微控制器系统设计常常要求的I/O外设控制功能。该扩展可用于MIPS32® M14K™系列处理器内核。

MCU ASE支持MIPS32和microMIPSTM指令集架构 (ISA)。

<strong>中断交付</strong>

● 独立的优先级和向量生成
● 在外部中断控制器 (EIC) 模式下支持多达256个中断和8个硬件中断引脚
● 提供16位向量偏移地址
<center><img src="http://imgtec.eetrend.com/sites/imgtec.eetrend.com/files/201701/blog/91…; alt=""></center>

<strong>减少中断等待时间</strong>

Atmel 外设触摸控制器是电容式触摸传感模块，支持 1-256 信道的自主传感。PTC 支持在相同应用内进行自电容和互电容传感器布局，这就为系统设计师提供了极高的灵活度。由于自主运行，PTC 只使用了微乎其微的 CPU 资源和电，即使是面对高 Key Count 的设计时。凭借嵌入式自动调谐和校准，PTC 将提供高质量的触摸性能，即使是在恶劣环境下。因此，有 PTC 的 MCU 是所有触摸应用的理想之选。Atmel Studio 支持代码开发和调试。对于有高集成和触摸性能要求的任何应用来说，有 PTC 的 MCU 无疑都是不二之选。PTC 可从特定 SMART ARM 设备获取。

<center><img src="http://mcu.eetrend.com/files/2016-12/wen_zhang_/100004361-14410-1c00ba1…; alt="" width="600"></center>

<br/>
<font color="#FF8000">引言：物联网是雾计算，需推动公开参考架构如IP的发展以加快部署。</font>

物联网既是IC业倾心向往的市场，其碎片化应用亦让IC厂商“左右为难”。 “物联网是诸多垂直市场的集合，这些市场通过连接节点到云以提供服务。” ARM 处理器部门市场营销总监Ian Smythe认为，“物联网不是一个‘一刀切’的市场——分布在由末端节点到云的计算、存储和控制取决于特定的应用，这通常被称为雾计算（Fog Computing），也就是特定任务所需的资源能够在被需要的地方找到，而不是将其放在远离物联网终端节点的中心位置，这需推动公开参考架构如IP的发展以加快雾技术的部署。”问题来了，这种雾计算的潮流，为IP带来什么样的觉醒？

<strong>▼IP发展分化为三大方向</strong>

“物联网IP依赖于特定的应用——简单物联网节点需要非常低功耗的处理IP，通常结合模拟和MEMS功能，而更复杂的节点需要一个支持更丰富OS、图像处理和显示的IP。” Ian Smythe认为。

多线程编程是现代软件技术中很重要的一个环节。要弄懂多线程，这就要牵涉到多进程？当然，要了解到多进程，就要涉及到操作系统。不过大家也不要紧张，听我慢慢道来。这其中的环节其实并不复杂。

<strong>（1）单CPU下的多线程</strong>
在没有出现多核CPU之前，我们的计算资源是唯一的。如果系统中有多个任务要处理的话，那么就需要按照某种规则依次调度这些任务进行处理。什么规则呢？可以是一些简单的调度方法，比如说

1）按照优先级调度
2）按照FIFO调度
3）按照时间片调度等等

当然，除了CPU资源之外，系统中还有一些其他的资源需要共享，比如说内存、文件、端口、socket等。既然前面说到系统中的资源是有限的，那么获取这些资源的最小单元体是什么呢，其实就是进程。

举个例子来说，在Linux上面每一个享有资源的个体称为task_struct，实际上和我们说的进程是一样的。我们可以看看task_struct（linux 0.11代码）都包括哪些内容，