ABB PPC380AE02 HIEE300885R0102

1、控制单元 控制单元是整个CPU的指挥控制中心，由指令寄存器IR(Instruction Register)、指令译码器ID(Instruction Decoder)和操作控制器OC(Operation Controller)等，对协调整个电脑有序工作极为重要。 它根据用户预先编好的程序，依次从存储器中取出各条指令，放在指令寄存器IR中，通过指令译码(分析)确定应该进行什么操作，然后通过操作控制器OC，按确定的时序，向相应的部件发出微操作控制信号。操作控制器OC中主要包括节拍脉冲发生器、控制矩阵、时钟脉冲发生器、复位电路和启停电路等控制逻辑。 2、运算单元 是运算器的核心。可以执行算术运算(包括加减乘数等基本运算及其附加运算)和逻辑运算(包括移位、逻辑测试或两个值比较)。相对控制单元而言，运算器接受控制单元的命令而进行动作，即运算单元所进行的全部操作都是由控制单元发出的控制信号来指挥的，所以它是执行部件。 3、存储单元 包括CPU片内缓存和寄存器组，是CPU中暂时存放数据的地方，里面保存着那些等待处理的数据，或已经处理过的数据，CPU访问寄存器所用的时间要比访问内存的时间短。 采用寄存器，可以减少CPU访问内存的次数，从而提高了CPU的工作速度。但因为受到芯片面积和集成度所限，寄存器组的容量不可能很大。 寄存器组可分为专用寄存器和通用寄存器。专用寄存器的作用是固定的，分别寄存相应的数据。而通用寄存器用途广泛并可由程序员规定其用途，通用寄存器的数目因微处理器而异。

为方便理解网络设备内部的各个功能模块，以S12700E-8为例讲解典型网络设备的构架： 主控板(MPU，Main Processing Unit)：负责整个系统的控制平面。 交换网板(SFU，Switch Fabric Unit)：负责整个系统的数据平面。数据平面提供高速无阻塞数据通道，实现各个业务模块之间的业务交换功能。 接口板(LPU，Line Processing Unit)：线路处理单元是物理设备上用于提供数据转发功能的模块，提供不同速率的光口、电口。 交换网板、接口板上都有自己的管理芯片，与主控板共同组成整个设备的控制管理平面 主控板提供了整个系统的控制平面和管理平面。 控制平面完成系统的协议处理、业务处理、路由运算、转发控制、业务调度、流量统计、系统安全等功能。 管理平面完成系统的运行状态监控、环境监控、日志和告警信息处理、系统加载、系统升级等功能。 以交换机为例，设备可以分为以下的三个平面（参考RFC7426中对网络设备平面划分）： 交换机转发平面：转发平面提供高速无阻塞数据通道，实现各个业务模块之间的业务交换功能。交换机的基本任务是处理和转发交换机各不同端口上各种类型的数据。L2/L3/ACL/QoS/组播/安全防护等各种具体的数据处理转发过程，都属于交换机转发平面的任务范畴。 交换机控制平面：控制平面完成系统的协议处理、业务处理、路由运算、转发控制、业务调度、流量统计、系统安全等功能。交换机的控制平面用于控制和管理所有网络协议的运行。控制平面提供了数据平面数据处理转发前所必须的各种网络信息和转发查询表项。 交换机管理平面：管理平面完成系统的运行状态监控、环境监控、日志和告警信息处理、系统加载、系统升级等功能。交换机的管理平面是提供给网络管理人员使用TELNET、WEB、SSH、SNMP、RMON等方式来管理设备，并支持、理解和执行管理人员对于网络设备各种网络协议的设置命令。管理平面必须预先设置好控制平面中各种协议的相关参数，并支持在必要时刻对控制平面的运行进行干预。 在华为产品具体的实现上，部分系列产品将功能组合区分为数据平面、管理平面和监控平面。 控制平面 设备的控制平面由主控板以及接口板的管理单元组成。 控制管理平面完成系统的控制管理功能，是整个系统的中枢神经系统。控制平面完成系统的协议处理、业务处理、路由运算、转发控制、业务调度、流量统计、系统安全等功能。交换机的控制平面用于控制和管理所有网络协议的运行。控制平面提供了数据平面数据处理转发前所必须的各种网络信息和转发查询表项。

CPU的逻辑单元 　　更细一点，从实现的功能方面看，CPU大致可分为如下八个逻辑单元： 　　指令高速缓存，俗称指令寄存器 ： 它是芯片上的指令仓库，有了它CPU就不必停下来查找计算机内存中的指令，从而大幅提高了CPU的运算速度。 　　译码单元，俗称指令译码器 ： 它负责将复杂的机器语言指令解译成运算逻辑单元（ALU）和寄存器能够理解的简单格式，就像一位外交官。 　　控制单元 ： 既然指令可以存入CPU，而且有相应指令来完成运算前的准备工作，背后自然有一个扮演推动作用的角色——它便是负责整个处理过程的操作控制器。根据来自译码单元的指令，它会生成控制信号，告诉运算逻辑单元（ALU）和寄存器如何运算、对什么进行运算以及对结果进行怎样的处理。 　　寄存器 ： 它对于CPU来说非常的重要，除了存放程序的部分指令，它还负责存储指针跳转信息以及循环操作命令，是运算逻辑单元（ALU）为完成控制单元请求的任务所使用的数据的小型存储区域，其数据来源可以是高速缓存、内存、控制单元中的任何一个。 　　逻辑运算单元（ALU） ： 它是CPU芯片的智能部件，能够执行加、减、乘、除等各种命令。此外，它还知道如何读取逻辑命令，如或、与、非。来自控制单元的讯息将告诉运算逻辑单元应该做些什么，然后运算单元会从寄存器中间断或连续提取数据，完成最终的任务。 　　预取单元 ： CPU效能发挥对其依赖非常明显，预取命中率的高低直接关系到CPU核心利用率的高低，进而带来指令执行速度上的不同。根据命令或要执行任务所提出的要求，何时时候，预取单元都有可能从指令高速缓存或计算机内存中获取数据和指令。当指令到达时，预取单元最重要的任务就是确保所有指令均排列正确，然后发送给译码单元。 　　总线单元 ： 它就像一条高速公路，快速完成各个单元间的数据交换，也是数据从内存流进和流出CPU的地方。 　　数据高速缓存 ： 存储来自译码单元专门标记的数据，以备逻辑运算单元使用，同时还准备了分配到计算机不同部分的最终结果。 　　通过以上介绍可以看出CPU虽小，方寸之地却能容纳大世界，内部更像一个发达的装配工厂，环环相扣，层层相套。正因为有了相互间的协作配合，才使得指令最终得以执行，才构成了图文并茂、影像结合的神奇数字世界。

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