选取一款带有高速缓存的cpu,并对其高速缓存原理介绍

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1、桂林理工大学邹老师的弟子题目六：选取一款带高速缓存的CPU，对其高速缓冲存储器的工作原理进行介绍（这是我精心制作的论文报告，貌似那时候得85分。可以参考。）目录：一：介绍计算机系统和工作原理二：介绍存储系统和结构三：介绍CPU各项功能指标四：介绍带高速缓冲存储器的工作原理五：介绍一款带高速缓冲存储器的工作原理详细介绍：（一）计算机系统和工作原理①计算机（指硬件）应由运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备5大基本部件组成；②计算机内部采用二进制来表示指令和数据；③将编好的程序和原始数据事先存入存储器中，然后再启动计算机工作，这就是存储程序的基本含义。④通常将运算器和控制器合称为中央处理

2、器（CentralProcessingUnit，CPU）。在由超大规模集成电路构成的微型计算机中，往往将CPU制成一块芯片，成为微处理器。后面将详细介绍CPU的具体内容。计算机组成原理图：1、计算机系统的多层次结构第一级是微程序级。这级的机器语言是微指令集，程序员用微指令编写的微程序一般是直接由硬件执行的。第二级是传统机器级。这级的机器语言是该机的指令集，程序员用机器指令编写的程序可以由微程序进行解释。第三级是操作系统级。从操作系统的基本功能来看，一方面它要直接管理传统机器中的软硬件资源，另一方面它又是传统机器的延伸。第四级是汇编语言级。这级的机器语言是汇编语言，它完成汇编语言翻译的程序

3、叫做汇编程序。第五级是高级语言级。这级的机器语言就是各种高级语言，通常用编译程序来完成高级语言翻译的工作。第六级是应用语言级。这一级是为了使计算机满足某种用途而专门设计的，因此这一级语言就是各种面向问题的应用语言。（二）介绍存储系统和结构存储系统是由几个容量、速度和价格各个不同的存储器构成的系统。1、按存储器在计算机系统中的作用分类，可以分为三类存储器：①高速缓冲存储器：高速缓冲存储器（Cache）位于主存和CPU之间，用来存放正在执行的程序段和数据，以便CPU能高速地使用它们。②主存储器：主存用来存放计算机运行期间所需要的程序和数据，CPU可直接随机地进行读/写访问。主存具有一定容量，

4、存取速度较高。由于CPU要频繁地访问主存，所以主存的性能在很大程度上影响了整个计算机系统的性能。③辅助存储器：辅助存储器又称外存储器或后援存储器，它用来存放当前暂不参与运行的程序和数据以及一些需要永久性保存的信息。辅存设在主机外部，容量极大且成本很低，但存取速度较低，而且CPU不能直接访问它。2、存储系统层次结构由高速缓冲存储器、主存储器、辅助存储器构成的三级存储系统可以分为两个层次，其中高速缓存和主存之间成为Cache—主存储层次，主存储和辅存之间称为主存—赋存存储层次。Cache存储系统是为解决主存速度不足而提出来的。在Cache和主存之间，增加辅助硬件，让它们构成一个整体。从CPU

5、看，速度接近Cache的速度，容量是贮存的容量。3、主存储器和CPU的连接主存和CPU之间的硬连接：主存和CPU的硬连接有3组连线，地址总线（AB）、数据总线（DB）和控制总线（CB）。存储器地址寄存器（MDR）是主存和CPU之间的接口。MAR可以接受来自程序计数器（PC）的指令地址或者来自地址形成部件的操作数地址，以确定要访问的单元。MDR是向主存写入数据或者从主存读出数据的缓冲部件。MAR和MDR从功能上看属于主存，但是在小型计算机、微型计算机中常放在CPU内。（三）介绍CPU各项功能指标中央处理器（CPU）是整个计算机的核心，它包括运算器和控制器。CPU对整个计算机系统的运行是极其

6、重要的，这里将从CPU的功能，内部结构和主要参数入手，为后面详细讨论程序的执行过程打下基础。1、CPU的功能：若用计算机来解决某个问题，首先要为这个问题编制解题程序，而程序又是由指令的有序集合。按照“存储程序”的概念，只要把程序装入主存储器后，即可由计算机自动地完成取指令和执行指令的任务。2、CPU中的主要寄存器：CPU中的寄存器是用来暂时保存运算器和控制过程中的中间结果、最终结果以及控制、状态信息的，它可以分为通用寄存器和专用寄存器两大类。通用寄存器可以用来存放原始数据和运算结果，有的还可以作为变址寄存器、计数器、地址指针等。累加寄存器Acc也是一个通用寄存器，它用来暂时存放ALU运算

7、的结果信息。例如，在执行一个加法运算前，先将一个操作数暂时存放在Acc中，再从主存中取出另一个操作数，然后同Acc的内容相加，所得的结果送回Acc中。运算器中至少要有一个累计寄存器。专用寄存器是专门用来完成某一种特殊功能的寄存器。CPU中至少要有5个专用的寄存器。它们是：程序计数器（PC）、指令寄存器（IR）、存储器地址寄存器（MAR）、存储器数据寄存器（MDR）、状态标志寄存器（PSWR）。3、CPU的组成：CPU由运算器和控制器