中央處理器集中處理與控制技術(shù)分析

孫 偉

（盤錦職業(yè)技術(shù)學院,遼寧 盤錦124000 ）

我國信息科技取得了優(yōu)異的發(fā)展成就，各種以計算機為平臺的控制中心得到普遍使用，為企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營創(chuàng)建了自動化辦公系統(tǒng)。 從功能特性方面分析，計算機控制功能取決于其配備的中央處理器（CPU）裝置，這是整臺計算機運算、處理、控制的核心部分。 為了加快企業(yè)辦公系統(tǒng)的升級改造，應(yīng)充分發(fā)揮中央處理器在計算機中的調(diào)控作用，借助高科技控制模式輔助辦公操作。

一、中央處理器的特點

集成電路在計算機內(nèi)起到了調(diào)控信號的作用，根據(jù)用戶操作指令執(zhí)行不同的指令任務(wù)。 中央處理器是一塊超大規(guī)模的集成電路，它由運算器、控制器、寄存器等組成，如圖1，關(guān)鍵操作在于對各類數(shù)據(jù)的加工和處理。

傳統(tǒng)計算機存儲容量較小，面對大規(guī)模數(shù)據(jù)集的操作效率偏低。 新一代計算機采用高配置處理器作為控制中心，CPU 在結(jié)構(gòu)功能方面有了很大的提升空間。圖中，中央處理器以運算器、控制器為主要裝置，逐漸擴散為邏輯運算、寄存控制、程序編碼、信號收發(fā)等多項功能，這些都加快了CPU 調(diào)控性能的優(yōu)化升級。

二、CPU 控制技術(shù)的主要形式

中央處理器具備了強大的數(shù)據(jù)處理功能， 其并非單一的數(shù)據(jù)加工操作， 而是要根據(jù)用戶機上傳輸?shù)闹噶顦藴蕦?zhí)行程序逐一形成序列，保證CPU 與用戶輸入的控制指令相對應(yīng)。 近年來計算機不僅成為企業(yè)辦公自動化的主控設(shè)備，也在電子商務(wù)網(wǎng)絡(luò)中得到了重要應(yīng)用，加快了CPU 控制性能的升級進程。 計算機CPU 技術(shù)應(yīng)用表現(xiàn)于指令控制、操作控制、實際控制、數(shù)據(jù)控制等方面。

1、選擇控制。集中處理模式需參照具體的程序指令，才能準確地執(zhí)行用戶的操作要求，CPU 可根據(jù)具體的操作選擇，提供最合適的數(shù)據(jù)流程。指令控制技術(shù)便是針對這一要求擬定的運算方法， 維持了數(shù)據(jù)指令動作的有序執(zhí)行。 例如，“選擇排序”指令控制中，CPU 的執(zhí)行過程：

程序中的各指令之間是有嚴格順序的， 必須嚴格按程序規(guī)定的順序執(zhí)行， 才能保證計算機系統(tǒng)工作的正確性[1]。 CPU 采用集中控制方法對數(shù)據(jù)集自動化處理，指令控制操作是很關(guān)鍵的一步。

2、插入控制。CPU 要根據(jù)指令的功能，產(chǎn)生相應(yīng)的操作控制信號，發(fā)給相應(yīng)的部件，從而控制這些部件按指令的要求進行動作。 例如，用戶操作CPU 時需插入某個指令，對一整套控制方案進行修改，此時CPU 執(zhí)行插入排序即可完成控制。 程序如下：

一條指令的功能往往是由計算機中的部件執(zhí)行一序列的操作來實現(xiàn)的，集中處理模式也是由多個小控制元件構(gòu)成，共同完成CPU 數(shù)據(jù)的處理任務(wù)。

3、時間控制。 時間控制就是對各種操作實施時間上的定時。 在一條指令的執(zhí)行過程中， 在什么時間做什么操作均應(yīng)受到嚴格的控制。 CPU 從存儲器或高速緩沖存儲器中取出指令，放入指令寄存器，并對指令譯碼，嚴格控制了程序時間[2]。

三、中央處理器集中處理與控制技術(shù)分析

伴隨著信息科技水平的不斷提升， 以計算機為應(yīng)用代表的控制技術(shù)越來越多，并且在企業(yè)辦公中發(fā)揮了多方面的應(yīng)用價值。 中央處理器是計算機最為核心的組成部分，CPU 配置高低決定了計算系統(tǒng)的工作性能。 集中處理是CPU 比較常用的控制模式，短時間內(nèi)I/O 接口自動處理大量的數(shù)據(jù)信息。 中央處理器集中處理的應(yīng)用功能包括：數(shù)據(jù)通信、資源共享、分布式處理，維持了計算機控制流程的穩(wěn)定性。

1、數(shù)據(jù)通信。處理數(shù)據(jù)是極短句的主要功能之一，這也是體現(xiàn)CPU 核心控制價值的表現(xiàn)。CPU 集中處理系統(tǒng)根據(jù)用戶操作需要，設(shè)定了不同的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，為數(shù)據(jù)通信傳輸建立了虛擬化空間。 中央處理器以集中處理為主控中心，內(nèi)設(shè)定了諸多子處理系統(tǒng)為支撐，滿足數(shù)據(jù)通信的傳輸作業(yè)要求。 ZooKeeper 是CPU 常用的可協(xié)調(diào)系統(tǒng)，ZooKeeper 所創(chuàng)建的數(shù)據(jù)通信，重點是設(shè)置了一個Leader節(jié)點，其他節(jié)點稱為“Follower”。 Leader 通過一個簡化版的二段提交模式向其他Follower 發(fā)送請求， 如果有2f+1個節(jié)點，允許f 個節(jié)點失敗。因為任何兩個多數(shù)派必有一個交集，當Leader 切換時，通過這些交集節(jié)點可以獲得當前系統(tǒng)的最新狀態(tài)[3]。 如果沒有一個多數(shù)派存在（存活節(jié)點數(shù)小于f+1）則，算法過程結(jié)束。

2、資源共享。 CPU 集中處理數(shù)據(jù)信息過程中，也是數(shù)據(jù)資源共享的操作流程，這些功能表現(xiàn)于數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的應(yīng)用特點。 以辦公自動化控制為例， 中央處理器要借助局域網(wǎng)絡(luò)為平臺， 對已存儲信息資源實施共享傳輸，并按照集中處理模塊分散出去，形成一個覆蓋面更廣泛的資源共享模式。

如圖2，a、b 兩種資源共享體系中，CPU 針對網(wǎng)絡(luò)營銷型企業(yè)提供了虛擬化服務(wù)平臺，在廠商、客戶之間提供了技術(shù)、物資、貨幣等方面的信息，使雙方之間時刻掌握與產(chǎn)品銷售相關(guān)的數(shù)據(jù)信息。 針對b 圖中，CPU 進一步簡化了資源功效流程，建立以客戶為中心的銷售、技術(shù)、服務(wù)等操控模式，這些都大大方便了商家與消費者之間的網(wǎng)絡(luò)交流。

3、分布處理。 分布式網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)采用可擴展的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，利用多臺存儲服務(wù)器分擔存儲負荷，利用位置服務(wù)器定位存儲信息。 分布式控制系統(tǒng)由CPU 為中心，夠成超大規(guī)模的集成電路為數(shù)據(jù)介質(zhì)， 從而增大了計算機處理數(shù)據(jù)的操作范圍。 此外，CPU 可根據(jù)不同方法建立邏輯運作關(guān)系， 為數(shù)據(jù)加工處理做好前的預(yù)處理工作。以Paxos 算法為例， 這類算法的共同目標是容許盡量多的節(jié)點失敗但又不影響算法的正確性”[4]。 具體來說，CPU 將一項數(shù)據(jù)處理任務(wù)傳達給子系統(tǒng)，Paxos 算法的各個節(jié)點保持一致，最終運算所得的結(jié)果也相同，不會因節(jié)點位置差異而產(chǎn)生不一致的結(jié)果。 假設(shè)N 為一非空結(jié)合，n 為集合的元素數(shù)，M1，M2，...，Mm 為N 的m 個子集，其元素數(shù)分別為n1，n2，...，nm，則：

求得M1∩M2∩...∩Mn≠Φ 的條件

求得M1∩M2∩...∩Mn 交集的最小個數(shù)

根據(jù)這一關(guān)系，CPU 分布處理結(jié)果得到的范圍更小，在某個特定的數(shù)據(jù)集中查找即可，避免了m 個子集同步查找出現(xiàn)的失誤。

結(jié)論

信息科技時代加快了計算機技術(shù)的普及應(yīng)用， 各個行業(yè)正以計算機為主控設(shè)備建立多功能平臺，滿足了日常辦公管理的虛擬化要求。 CPU 作為計算機最為核心的控制部分，針對數(shù)據(jù)通信、資源共享、分布處理等應(yīng)用功能，用戶可進一步開發(fā)CPU 的主控技術(shù)，將選擇控制、插入控制、時間控制等方面功能全面發(fā)揮出來。

[1]林永昌.新一代64 位RISC 微處理器最新發(fā)展[J].山西電子技術(shù)，2011，28（10）：34-35.

[2]劉軍.ZooKeeper 系統(tǒng)與中央處理器聯(lián)用控制研究[J].小型微型計算機系統(tǒng)，2011，15（6）：30-32.

[3]吳一鳴.CPU 程序控制指令編寫與執(zhí)行方案的設(shè)計[J].現(xiàn)代計算機，2012，16（4）：71-72.

[4]張飛.PCI 協(xié)議對中央處理器控制性能的綜合影響[J].計算機工程與科學，2011，27（12）：9-11.