中央处理器集中处理与控制技术分析
2014-12-23孙伟
孙 伟
(盘锦职业技术学院,辽宁 盘锦124000 )
我国信息科技取得了优异的发展成就,各种以计算机为平台的控制中心得到普遍使用,为企业生产经营创建了自动化办公系统。 从功能特性方面分析,计算机控制功能取决于其配备的中央处理器(CPU)装置,这是整台计算机运算、处理、控制的核心部分。 为了加快企业办公系统的升级改造,应充分发挥中央处理器在计算机中的调控作用,借助高科技控制模式辅助办公操作。
一、中央处理器的特点
集成电路在计算机内起到了调控信号的作用,根据用户操作指令执行不同的指令任务。 中央处理器是一块超大规模的集成电路,它由运算器、控制器、寄存器等组成,如图1,关键操作在于对各类数据的加工和处理。
传统计算机存储容量较小,面对大规模数据集的操作效率偏低。 新一代计算机采用高配置处理器作为控制中心,CPU 在结构功能方面有了很大的提升空间。图中,中央处理器以运算器、控制器为主要装置,逐渐扩散为逻辑运算、寄存控制、程序编码、信号收发等多项功能,这些都加快了CPU 调控性能的优化升级。
二、CPU 控制技术的主要形式
中央处理器具备了强大的数据处理功能, 其并非单一的数据加工操作, 而是要根据用户机上传输的指令标准对执行程序逐一形成序列,保证CPU 与用户输入的控制指令相对应。 近年来计算机不仅成为企业办公自动化的主控设备,也在电子商务网络中得到了重要应用,加快了CPU 控制性能的升级进程。 计算机CPU 技术应用表现于指令控制、操作控制、实际控制、数据控制等方面。
1、选择控制。集中处理模式需参照具体的程序指令,才能准确地执行用户的操作要求,CPU 可根据具体的操作选择,提供最合适的数据流程。指令控制技术便是针对这一要求拟定的运算方法, 维持了数据指令动作的有序执行。 例如,“选择排序”指令控制中,CPU 的执行过程:
程序中的各指令之间是有严格顺序的, 必须严格按程序规定的顺序执行, 才能保证计算机系统工作的正确性[1]。 CPU 采用集中控制方法对数据集自动化处理,指令控制操作是很关键的一步。
2、插入控制。CPU 要根据指令的功能,产生相应的操作控制信号,发给相应的部件,从而控制这些部件按指令的要求进行动作。 例如,用户操作CPU 时需插入某个指令,对一整套控制方案进行修改,此时CPU 执行插入排序即可完成控制。 程序如下:
一条指令的功能往往是由计算机中的部件执行一序列的操作来实现的,集中处理模式也是由多个小控制元件构成,共同完成CPU 数据的处理任务。
3、时间控制。 时间控制就是对各种操作实施时间上的定时。 在一条指令的执行过程中, 在什么时间做什么操作均应受到严格的控制。 CPU 从存储器或高速缓冲存储器中取出指令,放入指令寄存器,并对指令译码,严格控制了程序时间[2]。
三、中央处理器集中处理与控制技术分析
伴随着信息科技水平的不断提升, 以计算机为应用代表的控制技术越来越多,并且在企业办公中发挥了多方面的应用价值。 中央处理器是计算机最为核心的组成部分,CPU 配置高低决定了计算系统的工作性能。 集中处理是CPU 比较常用的控制模式,短时间内I/O 接口自动处理大量的数据信息。 中央处理器集中处理的应用功能包括:数据通信、资源共享、分布式处理,维持了计算机控制流程的稳定性。
1、数据通信。处理数据是极短句的主要功能之一,这也是体现CPU 核心控制价值的表现。CPU 集中处理系统根据用户操作需要,设定了不同的网络节点,为数据通信传输建立了虚拟化空间。 中央处理器以集中处理为主控中心,内设定了诸多子处理系统为支撑,满足数据通信的传输作业要求。 ZooKeeper 是CPU 常用的可协调系统,ZooKeeper 所创建的数据通信,重点是设置了一个Leader节点,其他节点称为“Follower”。 Leader 通过一个简化版的二段提交模式向其他Follower 发送请求, 如果有2f+1个节点,允许f 个节点失败。因为任何两个多数派必有一个交集,当Leader 切换时,通过这些交集节点可以获得当前系统的最新状态[3]。 如果没有一个多数派存在(存活节点数小于f+1)则,算法过程结束。
2、资源共享。 CPU 集中处理数据信息过程中,也是数据资源共享的操作流程,这些功能表现于数据库服务器的应用特点。 以办公自动化控制为例, 中央处理器要借助局域网络为平台, 对已存储信息资源实施共享传输,并按照集中处理模块分散出去,形成一个覆盖面更广泛的资源共享模式。
如图2,a、b 两种资源共享体系中,CPU 针对网络营销型企业提供了虚拟化服务平台,在厂商、客户之间提供了技术、物资、货币等方面的信息,使双方之间时刻掌握与产品销售相关的数据信息。 针对b 图中,CPU 进一步简化了资源功效流程,建立以客户为中心的销售、技术、服务等操控模式,这些都大大方便了商家与消费者之间的网络交流。
3、分布处理。 分布式网络存储系统采用可扩展的系统结构,利用多台存储服务器分担存储负荷,利用位置服务器定位存储信息。 分布式控制系统由CPU 为中心,够成超大规模的集成电路为数据介质, 从而增大了计算机处理数据的操作范围。 此外,CPU 可根据不同方法建立逻辑运作关系, 为数据加工处理做好前的预处理工作。以Paxos 算法为例, 这类算法的共同目标是容许尽量多的节点失败但又不影响算法的正确性”[4]。 具体来说,CPU 将一项数据处理任务传达给子系统,Paxos 算法的各个节点保持一致,最终运算所得的结果也相同,不会因节点位置差异而产生不一致的结果。 假设N 为一非空结合,n 为集合的元素数,M1,M2,...,Mm 为N 的m 个子集,其元素数分别为n1,n2,...,nm,则:
求得M1∩M2∩...∩Mn≠Φ 的条件
求得M1∩M2∩...∩Mn 交集的最小个数
根据这一关系,CPU 分布处理结果得到的范围更小,在某个特定的数据集中查找即可,避免了m 个子集同步查找出现的失误。
结论
信息科技时代加快了计算机技术的普及应用, 各个行业正以计算机为主控设备建立多功能平台,满足了日常办公管理的虚拟化要求。 CPU 作为计算机最为核心的控制部分,针对数据通信、资源共享、分布处理等应用功能,用户可进一步开发CPU 的主控技术,将选择控制、插入控制、时间控制等方面功能全面发挥出来。
[1]林永昌.新一代64 位RISC 微处理器最新发展[J].山西电子技术,2011,28(10):34-35.
[2]刘军.ZooKeeper 系统与中央处理器联用控制研究[J].小型微型计算机系统,2011,15(6):30-32.
[3]吴一鸣.CPU 程序控制指令编写与执行方案的设计[J].现代计算机,2012,16(4):71-72.
[4]张飞.PCI 协议对中央处理器控制性能的综合影响[J].计算机工程与科学,2011,27(12):9-11.