140DDI35300 內(nèi)置多層緩存 CPU 從不直接訪問(wèn) RAM?，F(xiàn)代 CPU 有一層或多層緩存。CPU 執(zhí)行計(jì)算的能力比 RAM 向 CPU 提供數(shù)據(jù)的能力要快得多。其原因超出了本文的范圍，但我將在下一篇文章中進(jìn)一步探討。 高速緩存比系統(tǒng) RAM 更快，并且更接近 CPU，因?yàn)樗挥谔幚砥餍酒?。高速緩存提供?shù)據(jù)存儲(chǔ)和指令，以防止 CPU 等待從 RAM 中檢索數(shù)據(jù)。當(dāng) CPU 需要數(shù)據(jù)時(shí)——程序指令也被認(rèn)為是數(shù)據(jù)——緩存會(huì)判斷數(shù)據(jù)是否已經(jīng)駐留并將其提供給 CPU。 如果請(qǐng)求的數(shù)據(jù)不在緩存中，它會(huì)從 RAM 中檢索并使用預(yù)測(cè)算法將更多數(shù)據(jù)從 RAM 移動(dòng)到緩存中。緩存控制器分析請(qǐng)求的數(shù)據(jù)并嘗試預(yù)測(cè)需要從 RAM 中獲取哪些額外數(shù)據(jù)。它將預(yù)期的數(shù)據(jù)加載到緩存中。通過(guò)將一些數(shù)據(jù)保存在比 RAM 更快的高速緩存中更靠近 CPU，CPU 可以保持忙碌狀態(tài)，而不會(huì)浪費(fèi)等待數(shù)據(jù)的周期。 我們的簡(jiǎn)單 CPU 具有三級(jí)緩存。第 2 級(jí)和第 3 級(jí)旨在預(yù)測(cè)接下來(lái)需要哪些數(shù)據(jù)和程序指令，將數(shù)據(jù)從 RAM 中移出，并將其移至更靠近 CPU 的位置，以便在需要時(shí)準(zhǔn)備就緒。這些緩存大小通常在 1 MB 到 32 MB 之間，具體取決于處理器的速度和預(yù)期用途。

怎么運(yùn)行的 CPU 的工作周期由控制單元管理并由 CPU 時(shí)鐘同步。這個(gè)周期稱為CPU 指令周期，它由一系列取指/譯碼/執(zhí)行部分組成?？赡馨o態(tài)數(shù)據(jù)或指向可變數(shù)據(jù)的指針的指令被取出并放入指令寄存器中。指令被解碼，所有數(shù)據(jù)被放入 A 和 B 數(shù)據(jù)寄存器。該指令使用 A 和 B 寄存器執(zhí)行，結(jié)果放入累加器。然后 CPU 將指令指針的值增加個(gè)指令指針的長(zhǎng)度，然后重新開(kāi)始。

140CPU67060 的中央處理單元( CPU)，在設(shè)計(jì)和功能上都是微處理器。該單元的主要功能是通過(guò)其 I/O 模塊感測(cè)輸入值，根據(jù)輸入信號(hào)和預(yù)定義指令（作為程序存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元中）生成控制信號(hào)。然后將處理后的決策傳輸?shù)竭B接到 I/O 模塊的輸出設(shè)備，以更新輸出變量[51]。140CPU67060給出了典型的 CPU 處理周期演示過(guò)程函數(shù)的基本思想。一個(gè)程序循環(huán)的時(shí)間稱為“掃描時(shí)間”。掃描時(shí)間的典型值可能低至 1 m/s。輸入和輸出值通常存儲(chǔ)在每個(gè)周期的內(nèi)存單元或其倍數(shù)中

為了讓程序員設(shè)計(jì)出一個(gè)完整的程序，需要編寫(xiě)三個(gè)組件。 TSXCUSBMBP中央處理器代碼： 通常用C 編程語(yǔ)言編寫(xiě)，CPU 代碼通過(guò)調(diào)用由 Maxeler 編譯器公開(kāi)的適當(dāng)函數(shù)來(lái)控制執(zhí)行并使用 DFE 作為處理單元。 內(nèi)核集： 每個(gè)內(nèi)核都實(shí)現(xiàn)了一定的功能，大致相當(dāng)于一個(gè)函數(shù)抽象。它有一組輸入流和一組附加的輸出流。

管理器是將數(shù)據(jù)流從 CPU 連接到接收內(nèi)核的組件，反之亦然。它在內(nèi)核和 LMem 之間建立連接并互連內(nèi)核。管理器還構(gòu)建了 CPU 代碼與 DFE 交互的接口。 管理器和內(nèi)核是用一種稱為 MaxJ 的特定領(lǐng)域語(yǔ)言編寫(xiě)的。這種語(yǔ)言是Java 編程語(yǔ)言的超集，具有一些更適合更輕松地創(chuàng)建數(shù)據(jù)流程序的擴(kuò)展。 編譯器將內(nèi)核的描述轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)流圖，該圖由后端物理布局在 FPGA 芯片上。后端通常計(jì)算量很大，因?yàn)樾枰紤]許多結(jié)構(gòu)約束。

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