《计算机系统：系统架构与操作系统的高度集成》——3.2　处理器实现涉及什么

本节书摘来自华章计算机《计算机系统：系统架构与操作系统的高度集成》一书中的第3章，第3.2节,作者：（美）拉姆阿堪德兰（Ramachandran, U.）（美）莱希（Leahy, W. D.）著， 更多章节内容可以访问云栖社区“华章计算机”公众号查看。

3.2 处理器实现涉及什么

实现一个处理器需要考虑以下一些因素：价格、性能、功耗、散热、操作环境等。例如，用于军事的处理器需要更加坚固的实现以抵抗恶劣多变的环境。用于笔记本的同样的处理器则不需要这么坚固的实现。
处理器的实现主要有两个方面需要关注。
1）第一个关心的问题是电子部件（ALU、总线、寄存器等）的组成如何满足处理器的性能价格定位。
2）第二个关心的问题与热学和机械问题有关。包括散热以及在印刷电路板（通常称为主板）上放置处理器的物理几何学等。
这两个问题是与单芯片处理器相关的。当然，计算机中的硬件不仅仅是一个处理器。还有许多其他问题需要整体考虑，包括印刷电路板、背板、连接器、底盘设计等。总的来说，计算机系统设计是多方面的一种权衡。如果我们只考虑高端市场（超级计算机、服务器、台式机），那么大概就是性能与价格的权衡。然而，对于手机这样的嵌入式系统来说，功耗（power consumption）、性能（performance）、面积（area）这三者的结合（通常称为PPA）才是设计中的主导原则。

原则上，计算机设计是一种依靠经验的工作，在多个维度上进行权衡就像猜谜一样。
本章中，我们着眼于处理器实现。尤其是，处理器的数据通路和控制。本章中的设计是一个基础版本。在第5章中，我们会探索流水线处理器的实现。
现在我们复习逻辑设计课程中可能已经讲过的一些重要的硬件概念。

【操作系统】———处理器调度算法习题研究 本文为个人完成操作系统课程相关习题时的总结和思考，大部分并未给出答案的精确数值；即使有，也仅为个人认为的结果，并不保证其正确性。后续我也将跟进这篇文章，并及时勘误。（所以这篇文章是交流思路而不是分享答案）
计算机操作系统笔记总结：Part1 计算机系统概述（下） 文章目录 1 操作系统的概念与功能 2 操作系统的特征 3 操作系统的发展与分类 4 操作系统的运行机制 4.1 特权指令与非特权指令 4.2 内核态与用户态 5 中断和异常 6 系统调用 6.1 什么是系统调用 6.2 为什么系统调用是必须的？ 6.3 系统调用的过程 7 操作系统的体系结构 8 操作系统的引导 9 虚拟机
计算机操作系统笔记总结：Part1 计算机系统概述（中） 文章目录 1 操作系统的概念与功能 2 操作系统的特征 3 操作系统的发展与分类 4 操作系统的运行机制 4.1 特权指令与非特权指令 4.2 内核态与用户态 5 中断和异常 6 系统调用 6.1 什么是系统调用 6.2 为什么系统调用是必须的？ 6.3 系统调用的过程 7 操作系统的体系结构 8 操作系统的引导 9 虚拟机