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1、CPU與GPU探究摘要：智能手機給人們的生活帶來了極大的便利，讓人們的生活發(fā)生了天翻地覆的變化。智能手機本質(zhì)上是一臺便攜式計算機，因此其具備典型的計算機組成結(jié)構(gòu)。對于計算機而言，處理器是它的“心臟”，決定Y計算機的運算性能。計算機處理器包括中央處理器與圖形處理器兩種，本文針對這兩種處理器的特性進行了探究。本文以智能手機作為探討對象，重點區(qū)分了CPU中ARM構(gòu)架與X86構(gòu)架的區(qū)別，以及CPU與GPU在結(jié)構(gòu)與特性上的區(qū)別，并根據(jù)其各自的特點對未來可能的發(fā)展趨勢進行了總結(jié)。本文采集自網(wǎng)絡，本站發(fā)布的論文均是優(yōu)質(zhì)論文，版權(quán)和著作權(quán)歸原作者所有。關(guān)鍵詞：智能手機；
2、計算機組成；中央處理器；圖形處理器中圖分類號:TP311文獻標識碼：A文章編號:1671-2064(2017)03-0031-01自2007年第一步iPhone誕生，2008年Google發(fā)布Android操作系統(tǒng)，智能手機用不到十年的時間席卷了全世界。智能手機具備便攜性強、尺寸小、任務輕等特性。雖然與傳統(tǒng)的桌面式計算機有所差別，但智能手機本質(zhì)上仍然是一種便攜式計算機。無論是智能手機還是桌面式計算機，其基本運算性能都取決于處理器。從功能上區(qū)分，計算機的處理器可以分為中央處理器(CPU)和圖形處理器(GPU)。作為計算機的“心臟”，CPU需要完成計算機大部
3、分運算任務與控制任務;而隨著人們對圖像顯示的需求越來越高，對圖像數(shù)據(jù)進行專門處理的GPU應運而生。本文以智能手機作為探討對象，佯細描述了中央處理器與圖形處理器的特性，并對二者未來可能的發(fā)展方向進行了探宄。1計算機組成計算機組成指的是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的邏輯實現(xiàn)，包括機器機內(nèi)的數(shù)據(jù)流和控制流的組成及邏輯設計等。［1］根據(jù)計算機組成理論，計算機主要可以分控制器、運算器、儲存器與輸入/輸出(I/O)五個部分，如圖1所示。其中控制器是整個計算機的神經(jīng)中樞，主要是用來實現(xiàn)對程序規(guī)定控制信息的解釋功能，根據(jù)實際需要進行控制，并且完成程序、數(shù)據(jù)、地址等資料的調(diào)度工作，協(xié)調(diào)計算機
4、各部分合作，完成指定任務。運算器實現(xiàn)的是對數(shù)據(jù)進行加工處理，完成算術(shù)運算和邏輯運算。存儲器用來存儲程序、數(shù)據(jù)等固態(tài)信息以及各種信號、命令等流信息，并在需要時提供這些信息。輸入輸出主要是與用戶交互的部分，在傳統(tǒng)的桌面計算機上主要指的是鼠標、鍵盤和顯示器，而在智能手機上就是電容屏幕。由運算器與控制器組成的處理器占到是整個計算機組成的核心輸入輸出設備屬于人機交互的傳感器，儲存器主要用來儲存運算過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，而處理器則是負責對數(shù)據(jù)進行處理。根據(jù)處理數(shù)據(jù)的特點進行區(qū)分，可以將處理器分為中央處理器與圖形處理器，下面就基于智能手機的CPU與GPU對二者進行探討。2
5、中央處理器(CPU)中央處理器(CPU,CentralProcessingUnit)計算機與智能手機的核心，同時肩負計算機或智能手機運算任務與控制任務。它的功能主要是解釋計算機或智能手機收到的指令以及處理各軟件中的數(shù)據(jù)，通過運行存儲器內(nèi)的軟件及調(diào)用存儲器內(nèi)的數(shù)據(jù)庫，CPU能實現(xiàn)對計算機或智能手機各部分的全面控制。［2］作為便攜式設備，智能手機的中央處理器與計算機的中央處理器有很大區(qū)別。分為以下兩點：第一，采用ARM構(gòu)架。與傳統(tǒng)桌面計算機采用x86構(gòu)架不同的是，智能手機作為便攜式設備，其中央處理器采用的是ARM構(gòu)架處理器。ARM構(gòu)架處理器是一個32位精簡指
6、令集(RISC)架構(gòu)處理器，其定位是應用于嵌入式平臺，應付輕量級、目的單一明確的程序，這樣的特性正好應用于智能手機這種便攜式計算機。并且由于指令集數(shù)量少，所以流水線、分支預測等硬件邏輯都比較簡單，智能手機的CPU就可以簡化硬件邏輯的設計，減少晶體管數(shù)量。這樣做的同時也同步降低了CPU的功耗，在保持性能穩(wěn)定的同時降低發(fā)熱。同樣的為了降低智能手機CPU發(fā)熱現(xiàn)象，ARM的電源管理部分針對電池進行了能源限制，保證在待機時只以極低的主頻在運行，也可以關(guān)閉閑置的核心來實現(xiàn)上述H標。正是由于ARM構(gòu)架處理器存上述特點，因此非常適用于如智能手機的便攜式計算機上。第二，多
7、核多目標特性。與桌面計算機不同的是，智能手機多數(shù)情況下為多核CPU。桌面計算機的多核處理器是指在將多個并行的運算核心封裝在Y—起，通過運算核心間的相互配合、相互協(xié)作可以處理同一件事情。而智能手機的多核CPU是多各CPU芯片，將它們封裝起來處理不同的事情。正是由于這樣的區(qū)別，桌面計算機的CPU核心一直保持在四核以內(nèi)，而智能手機的CPU核心從最初的單核、雙核已經(jīng)發(fā)展到了至少四核、最多十核的狀態(tài)。核心越多，智能手機能夠同時處理的軟件操作、數(shù)據(jù)計算等線程越多，智能手機的用戶體驗越好。3圖形處理器(GPU)圖形處理器(GraphicsProcessingUnit,
8、GPU),使用來專門處理與圖形相關(guān)數(shù)據(jù)和信息的運算器，主要用于執(zhí)行復雜的數(shù)學和兒
