随着微电子技术和计算机技术的发展,一些新思想和新技术被陆续应用于微型计算机领域。其中,有些是以前大、中型计算机所采用的技术,有些是专门针对微型计算机所采用的技术。
1.流水线技术
为了提高微机的工作速度,采用将某些功能部件分离,使一些大的顺序操作分解为由不同功能部件分别完成、在时间上可以重叠的子操作,这种技术被称为流水线技术。例如,微处理器Intel8086/8088对“取指”和“指令译码和执行”这两个顺序操作进行了分离,分别由总线接口单元BIU和执行单元EU来完成,使得它们在时间上可以重叠。即当一条指令正在EU内执行时,BIU可能已在取另一条指令了。因此,从总体上看加快了指令流速度,缩短了程序执行时间。
2.高速缓冲存储器技术
在CPU的所有操作中,内存访问是最频繁的操作。由于一般微机中的主存储器主要由MOS型动态RAM构成,其工作速度比CPU低一个数量级,加上CPU的所有访问都要通过总线这个瓶颈,所以缩短存储器的访问时间是提高计算机速度的关键。采用在CPU和内存之间加入高速缓冲存储器(Cache)的办法可以较好地解决这一问题。
所谓Cache是由规模较小,但速度与CPU相当的静态RAM构成。安排上一般有两种情况:一是采用静态RAM芯片构成外部Cache,安排在系统的主板上;二是将Cache集成在CPU芯片内。
3.虚拟存储技术
在一般情况下,系统除配备一定的主存储器外,还配备了较大容量的辅助存储器,两者相比,前者速度快、但容量小,后者速度慢、但容量大。所以,大量的程序和数据平时是存放在辅助存储器中,待用到时方才调入内存。当程序规模较大、而内存数量相对不足时,编程者就需要做出安排,分批将程序调入内存,也就是说,需要不断用新的程序段来覆盖内存中暂时不用的老程序段。所谓虚拟存储技术,就是采用硬件、软件(操作系统)相结合的方法,由系统自动进行这项调度。
4.微程序控制技术
微程序控制技术,就是将原来由硬件电路控制的指令操作步骤改用微程序来控制。其基本特点是综合运用程序设计技术和只读存储技术,将每条指令的微操作序列转化为一个控制码点的微程序存于PROM、EPROM或E2PROM等可编程只读存储器中。当执行指令时,就从ROM中读出与该指令对应的微程序,并转化为微操作控制序列。显然,微程序是许多微指令的有序集合,每条微指令又由若干微操作命令组成。可见,执行一条机器指令,就是执行一段微程序或一个微指令序列。
5.乱序执行技术
乱序执行技术就是允许指令按照不同于程序中指定的顺序发送给执行部件,从而加速程序执行过程的一种最新技术。它本质上是按数据流驱动原理工作(传统的计算机都是按指令流驱动原理工作的),根据操作数是否准备好来决定一条指令是否立即执行。不能立即执行的指令先搁置一边,而把能立即执行的后续指令提前执行。
6.RISC技术
RISC(精简指令集计算)的着眼点是增加内部寄存器的数量、简化指令和指令系统。它选用那些最常使用的简单指令,使得指令数目减少,从而使指令长度和指令周期进一步缩短。这样,以前由硬件和复杂指令实现的工作,现在由用户通过简单指令来实现,这就降低了硬件的设计难度,有利于进一步提高芯片集成度和工作速度,也为将来采用性能更好、但加工难度较大的半导体材料带来希望。
7.多媒体技术
所谓多媒体技术是指用计算机来存储、管理和处理多种信息和信息媒体,如数字、文字、声音、图像、动画、视频图像等。
|