微處理器 - 分類

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微處理器可以分為三類：

精簡指令集計算機 (RISC) 處理器

RISC 代表 **Reduced Instruction Set Computer**（精簡指令集計算機）。它旨在透過簡化計算機的指令集來減少執行時間。使用 RISC 處理器，每個指令只需要一個時鐘週期即可執行，從而實現統一的執行時間。但這會降低效率，因為程式碼行數更多，因此需要更多 RAM 來儲存指令。編譯器也需要做更多工作才能將高階語言指令轉換為機器程式碼。

一些 RISC 處理器包括：

• Power PC：601、604、615、620
• DEC Alpha：210642、211066、21068、21164
• MIPS：TS (R10000) RISC 處理器
• PA-RISC：HP 7100LC

RISC 架構

RISC 微處理器架構使用高度最佳化的指令集。由於其功耗效率，它被用於行動式裝置，如蘋果 iPod。

RISC 的特點

RISC 處理器的主要特點如下：

• 它包含簡單的指令。

• 它支援各種資料型別格式。

• 它利用簡單的定址方式和固定長度指令進行流水線操作。

• 它支援在任何上下文中使用暫存器。

• 單週期執行時間。

• “載入”和“儲存”指令用於訪問記憶體位置。

• 它包含大量暫存器。

• 它包含較少的電晶體。

複雜指令集計算機 (CISC) 處理器

CISC 代表 **Complex Instruction Set Computer**（複雜指令集計算機）。它旨在最大程度地減少每個程式的指令數量，而不考慮每個指令的週期數。重點是將複雜指令直接構建到硬體中。

編譯器需要做的工作很少就能將高階語言轉換為組合語言/機器程式碼，因為程式碼長度相對較短，因此只需要很少的 RAM 來儲存指令。

一些 CISC 處理器包括：

• IBM 370/168
• VAX 11/780
• Intel 80486

CISC 架構

它的架構旨在降低記憶體成本，因為大型程式需要更多的儲存空間，從而導致更高的記憶體成本。為了解決這個問題，可以透過在一個指令中嵌入多個操作來減少每個程式的指令數量。

CISC 的特點

• 各種定址方式。
• 大量指令。
• 可變長度的指令格式。
• 執行一條指令可能需要多個週期。
• 指令解碼邏輯複雜。
• 一條指令需要支援多種定址方式。

特殊處理器

這些是為某些特殊用途而設計的處理器。下面簡要介紹了一些特殊處理器：

協處理器

協處理器是一種專門設計的微處理器，它可以比普通微處理器快得多地處理其特定功能。

**例如** - 數學協處理器。

一些 Intel 數學協處理器包括：

• 8087 - 用於 8086
• 80287 - 用於 80286
• 80387 - 用於 80386

輸入/輸出處理器

它是一種專門設計的微處理器，具有自己的本地記憶體，用於在 CPU 參與最少的情況下控制 I/O 裝置。

**例如** -

• DMA（直接記憶體訪問）控制器
• 鍵盤/滑鼠控制器
• 圖形顯示控制器
• SCSI 埠控制器

超立方體 (Transputer)

超立方體是一種專門設計的微處理器，具有自己的本地記憶體，並具有連線一個超立方體到另一個超立方體以進行處理器間通訊的連結。它最初由 Inmos 於 1980 年設計，目標是利用 VLSI 技術。

超立方體可以用作單處理器系統，也可以連線到外部連結，這降低了構建成本並提高了效能。

**例如** - 16 位 T212、32 位 T425、浮點 (T800、T805 和 T9000) 處理器。

數字訊號處理器 (DSP)

此處理器專門設計用於將模擬訊號轉換為數字形式。這是透過以固定的時間間隔對電壓電平進行取樣並將該時刻的電壓轉換為數字形式來完成的。此過程由稱為模數轉換器、A 到 D 轉換器或 ADC 的電路執行。

DSP 包含以下元件：

• **程式儲存器** - 它儲存 DSP 將用於處理資料的程式。

• **資料儲存器** - 它儲存要處理的資訊。

• **計算引擎** - 它執行數學處理，從程式儲存器訪問程式，從資料儲存器訪問資料。

• **輸入/輸出** - 它連線到外部世界。

其應用包括：

• 聲音和音樂合成
• 音訊和影片壓縮
• 影片訊號處理
• 2D 和 3D 圖形加速。

**例如** - 德州儀器的 TMS 320 系列，例如 TMS 320C40、TMS320C50。