超細粉碎

[拼音]：chuliji

[英文]：processor

計算機系統中儲存程式和資料，並按照程式規定的步驟執行指令的部件。程式是描述處理機完成某項任務的指令序列。指令則是處理機能直接解釋、執行的資訊單位。處理機包括中央處理器，主儲存器，輸入-輸出介面。處理機加接外圍裝置就構成完整的計算機系統（見圖）。

處理機的處理能力有多種指標和引數。通常用每秒最快執行的百萬條指令數(MIPS)來度量。對具有向量處理能力的處理機，則用每秒最多能給出的百萬個浮點處理結果數（MFLOPS）來度量。此外，還常用處理資料率(PDR)來評價處理機的處理能力。處理資料率(PDR)的定義是執行每條指令傳送的平均位數與指令處理平均速率的乘積。在早期的計算機中，處理機的結構是以運算器為中心的，大多采用序列工作方式。資料的輸入－輸出(I／O)傳送都要經過運算器。隨著固態電子器件替代真空電子器件，中央處理器(CPU)的資料處理能力大為提高。機電式外圍裝置的資料傳送速度已無法與它相比。因而輸入－輸出操作的傳輸控制部件從中央處理器分離出來成為介面部件、通道或直接儲存器存取（DMA）部件，並且出現了中斷系統的設計技術，從而有效地增強了處理機的處理能力。同時，處理機結構轉變成為以主儲存器為中心。之後，又出現了互連處理機各部件的匯流排結構。隨著微電子技術的進步和計算機系統結構的發展，已能用大規模積體電路構成不同結構的和適應不同用途的處理機，如陣列處理機、向量處理機、陣列處理機、資料庫處理機、輸入－輸出處理機和將整個處理機制作在幾個矽片上的微處理器等。

處理機操作

處理機的操作是首先將使用者程式和資料通過輸入－輸出裝置輸入到主儲存器（主存）或輔助儲存器。中央處理器從主存取出指令，完成對指令的解釋，執行控制操作；若是運算型指令，還須從主存取出資料，由運算器完成運算。結果通常暫存在運算器或送回主存。

處理機執行程式過程涉及輸入-輸出操作、主存-輔存的資訊交換，這些都要經過輸入、輸出介面部件。處理機與外界的這種資訊交換有三種方式。

（1）中斷方式：即程式I／O。每傳送一個位組（如一個字或位元組）產生一次中斷，由CPU執行相應的中斷程式完成。這種方式主要用於慢速輸入-輸出裝置。

（2）直接儲存器存取(DMA)方式:在硬體線路控制下直接在快速輸入-輸出裝置和主存之間完成一條輸入－輸出指令規定的資訊量交換。

（3）通道控制方式：各通道各有自己的通道程式，實現輸入-輸出指令規定的主存和輸入-輸出裝置之間的資訊交換。

處理機分類

從系統結構角度，按處理機執行的指令流和與指令流相關的資料流的關係，有單指令流單資料流（SISD）處理機、單指令流多資料流（SIMD）處理機和多指令流多資料流（MIMD）處理機。SISD處理機的程式是按單一指令序列執行的，操作資料亦按對應的指令確定的單一順序逐個處理。大多數處理機都屬於這一類。SIMD和MIMD處理機又稱並行處理機。並行處理機的目的在於提高處理機的資料處理能力。SIMD處理機以處理向量資料為主，故又稱向量處理機。其中以單個指令執行部件和多個相同的運算處理器構成的處理機稱為陣列（式）處理機，如美國的伊利阿克ILLIAC-Ⅳ。以生產流水線方式組織指令部件(稱先行控制)和運算功能部件的SIMD處理機，稱為流水線處理機，如中國1983年研製成功的“銀河”計算機的處理機。聯想處理機則是採用按內容檢索的聯想儲存器為主要特徵的SIMD處理機。至於MIMD處理機，實際上是多處理機系統，它是多個相同的處理機通過公共主儲存器相互耦合構成有多重處理能力的系統。

處理機又可根據在計算機系統中的功能來分類。一般情況下，處理機的指令系統可以反映出處理機功能的強弱和它的適用範圍。通用中央處理器具有很強的指令功能，適用於科學計算、資料處理、商業應用、事務管理各個領域或某一個和某幾個領域。某些處理機的指令系統只有區域性的功能，往往以其用途來命名。

（1）輸入-輸出處理機：解釋和執行輸入-輸出指令，具有一定的字元處理能力，它完成輸入-輸出操作和裝置控制操作。

（2）通訊控制處理機：在計算機網中實現各個處理機之間的通訊並協調它們的操作。

（3）支援和維護處理機：具有系統控制檯功能，能實現系統維護和故障診斷。

（4）陣列處理機：結構上適合於陣列和矩陣運算尤其是訊號處理演算法運算，與前置處理機或主機配接後可大大增強系統的向量處理能力。此外還有：具有資料庫管理功能的資料庫處理機；實現虛擬儲存器頁面排程的處理機等。