cpu是數字處理系統(tǒng)中的一個重要環(huán)節(jié),。在我看來，單片機,、微處理器,、dsp都可以稱作是cpu,，只是它們的側重點有所不同罷了,。具體來說，傳統(tǒng)意義上的單片機更偏重于嵌入式的計算,，比如說我們經常使用的51,、avr、arm芯片中不僅僅含有了運算和控制功能,，它還涵蓋了定時器,、串口、并口,、usb,、i2c總線等外部資源。dsp呢,，cpu一般只是作為dsp的一個核存在,，它通常還會包含另外一個核，專門用于數字信號的處理工作。而微處理器,，也就是我們經常說的pc上的處理器,，它的工作比較單一，專注于計算和控制功能的處理,，因此一般來說在這方面的性能上面,，單片機和dsp都是不能和它相比的，有了南橋芯片和北橋芯片的幫助,，pc的微處理器就可以專注于自己的本職工作了,，效率上面也會有一個很大的提高。
對于朋友們來說,，生活中遇到的最多的cpu其實是x86的cpu,。當然，如果有哪位朋友喜歡apple之類的玩具,，也會知道一些arm的相關事情,。剩下的就是一些專用領域的cpu了，比如說在通信行業(yè)用到的比較多的powerpc芯片,，在高性能服務器用的到的sun sparc芯片,，在科學計算領域使用到的mips芯片。所以,，無論遇到什么芯片,，對于應用層開發(fā)的朋友都是一樣的，只是在一些小地方需要還有一些注意的地方,。比如說,，
（1）數據的對齊方式
?。?）數據的字節(jié)序問題
?。?）函數參數的壓棧問題
（4）cpu的亂序執(zhí)行問題
?。?）cpu中cache和內存一致性的問題
當然,，如果我們所要思考只是簡單的應用層設計，考慮到這些內容本身已經實屬不易了,。然而,，我們考慮的是如何設計嵌入式操作系統(tǒng)的問題，所以接下來還要看看一般cpu下面都包含了那些內容,。這樣,，只要熟練掌握了一款cpu的設計和實現(xiàn)，對其他cpu的知識也會觸類旁通了,。
任何一款cpu,，不管是完成的功能是什么樣的,，通常都會有這樣一些基本設計：
（1）寄存器
堆棧寄存器
pc寄存器
狀態(tài)寄存器
運算寄存器
寄存器是cpu內部的基本資源,。不管cpu的代碼執(zhí)行到什么時候,，這些資源都是共享的，所以在cpu發(fā)生中斷,、函數調用,、線程切換的時候，都需要對這些寄存器進行保護,，常用的基本措施就是把把它們保存到臨時堆棧當中去,。堆棧寄存器記錄了當前堆棧使用到了什么地方，pc寄存器則記錄當前代碼跑到了什么地方,，下一條指令在什么地方等,。狀態(tài)寄存器則保存了當前cpu的執(zhí)行情況，包括計算有沒有溢出,、中斷是關還是開,、有沒有o除數異常等等。至于運算寄存器就因cpu而異了,，有的cpu寄存器比較少,，比如說x86的寄存器；有的cpu寄存器就比較多,，比如說powerpc,。運算寄存器的用途很多，比如說數據訪問,、計算,、移位、返回計算結果等等,。
?。?）指令集
尋址指令
數學運算指令
邏輯運算指令
軟中斷指令
跳轉指令
遠程調用指令
io訪問指令
棧操作指令
指令集在某種程度上直接決定了某一種cpu的類型。就像intel和amd生產的cpu雖然有差別,，但是它們的cpu使用的都是x86的指令集,，而marwell,、samsung和高通生產的cpu當然也不同,，但是它們的指令集都是arm指令集。所以,，如果軟件在marwell上跑,，一般來說也可以在Samsung上跑起來。指令集很復雜,，內容很多,。但是通常來說,，上面這些內容都是cpu所必須要完成的幾種指令。當然重中之重的還是中斷和棧處理指令,。
?。?）中斷、異常處理機制
不管是什么cpu,，中斷部分的內容都是少不了的,。試想一想，如果一顆cpu只知道不停地運行,，那么它的執(zhí)行效率實際上是很低的,。擁有了中斷的cpu不僅使得cpu可以和更多的外設io打交道，還能極大地提高自身運行的效率,。不同的cpu處理中斷的方法其實都差不多,，在整個cpu的地址空間里面，通常在低地址區(qū)域會有一張中斷向量表,，表中每一項記錄了每一個中斷對應的處理函數,。所以，只要中斷發(fā)生時,，cpu就會首先將下一條pc地址壓入堆棧,，然后跳轉到中斷向量表中對應的中斷地址處執(zhí)行的相應的處理函數。這個過程是cpu自動完成的,，不需要我們關心,。這樣對我們來說，它和cpu中的函數調用其實沒有什么區(qū)別,。等待中斷處理結束后,，我們使用ret指令返回到之前壓入的那個ip地址處，繼續(xù)下面的代碼,。整個過程就好像中斷根本沒有發(fā)生過一樣,。
所以，對于cpu的了解其實主要就是對寄存器,、指令集和中斷的了解,。有了對中斷和堆棧的深入理解，其實也就沒有什么困難的了,。在軟件開發(fā)中,，設計其實是最難的，剩下的才是開發(fā)和調試,。
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