什么是微体系结构？(microarchitecture?)
计算机设计着眼于将处理器的能力安排在一个结构框架中，以便仪器集体系结构（ISA）能够以尽可能高效和快速的方式执行其编程指令。微体系结构是一种决定性的计算机结构，它设计控制路径组件的实现，以便与数据路径元素进行互操作，从而使计算机的组件能够在ISA的理想配置中运行。多个中央处理单元（CPU）和多线程技术允许获取缓慢的系统内存，同时将CPU功能切换到另一个程序线程，直到内存接收完成。它们使效率和速度更加一致，以避免内存控制和CPU处理速度之间的延迟。
设计的微架构是建立在一系列系统级决策中的，它考虑功耗、逻辑复杂性、连接性、可测试性和调试容易性，以及芯片成本和可制造性，以达到最佳设计。更好的微体系结构设计使得半导体领域的新技术进步能够在跨多个平台使用相同ISA的同时实现更好的性能。微体系结构设计可以利用指令管道，而不仅仅是像过去几年那样一次处理一组指令。
多个指令集可以同时使用CPU，流水线和高速缓存处理与改进的芯片保持同步，芯片拥有更多高速缓存用于即时检索、读取和写入，现在可以与不再需要暂停和等待内存检索的流水线保持同步。此外，分支预测（在可能需要管道分支的地方进行有根据的猜测）和在请求之前启动数学计算的推测性执行模型也可以加快数据路径中数据的处理速度。微体系结构设计中的另一项技术改进利用无序执行，允许准备执行的指令优先于等待缓存的旧指令。虽然硬盘执行速度较慢，但CPU不必一直等待，而是可以处理指令集的其他元素。
一种特殊的微体系结构称为数据流体系结构。数据流设计不遵循传统的控制流方法；指令的执行基于输入参数的可用性，这些指令指导网络路由处理、音频或视频流的数字信号处理以及图形处理。数据库软件引擎使用数据流体系结构来同步数据，以实现实时线速数据包转发，其专用性允许处理器和公共资源访问的负载平衡。这种打包意味着指令和结果允许数据流网络进行大规模并行计算。
在硬件方面，微体系结构允许以可理解的电气和机械工程原理将组件集成到系统架构中，以促进各种硬件设备（如平板电脑和台式电脑、手机、卫星、手术器械和导航系统）的软件开发。由于硬件微体系结构广泛应用于各种仪器和设备中，因此它实际上是工程机电和电子硬件系统的构建。硬件设计中的微体系结构是相关组件通过内置于组件本身的机械和电气设计规则和原理进行关联的表示过程。有界子系统的可行集合与传感器和执行器一起布置到一个专用且包含的系统中，用于指定用途。
- 发表于 2021-12-14 10:25
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