AI“身怀绝技”持续发力

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) 等组成，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。

运算单元

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。

存储单元

存储单元包括 CPU 片内缓存Cache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。 寄存器是CPU内部的元件，寄存器拥有非常高的读写速度，所以在寄存器之间的数据传送非常快。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。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。

下表列出了CPU关键技术的发展历程以及代表系列，每一个关键技术的诞生都是环环相扣的，处理器这些技术发展历程都围绕着如何不让“CPU闲下来”这一个核心目标展开。
 

冯·诺依曼结构的主要思想

• 计算机应由计算器(运算器)、控制器、存储器、输入设备和输出设备 五个基本部件组成。
• 各基本部件的功能是：控制器(Control)：是整个计算机的中枢神经，其功能是对程序规定的控制信息进行解释，根据其要求进行控制，调度程序、数据、地址，协调计算机各部分工作及内存与外设的访问等。运算器(Datapath)：运算器的功能是对数据进行各种算术运算和逻辑运算，即对数据进行加工处理。存储器(Memory)：存储器的功能是存储程序、数据和各种信号、命令等信息，并在需要时提供这些信息。输入(Input system)：输入设备是计算机的重要组成部分，输入设备与输出设备合并为外部设备，简称外设，输入设备的作用是将程序、原始数据、文字、字符、控制命令或现场采集的数据等信息输入到计算机。常见的输入设备有键盘、鼠标器、光电输入机、磁带机、磁盘机、光盘机等。输出(Output system)：输出设备与输入设备同样是计算机的重要组成部分，它把外算机的中间结果或最后结果、机内的各种数据符号及文字或各种控制信号等信息输出出来。微机常用的输出设备有显示终端CRT、打印机、激光印字机、绘图仪及磁带、光盘机等。
• 内部以二进制表示指令和数据。每条指令由操作码和地址码 两部分组成。操作码指出操作类型，地址码指出操作数的地址。由一串指令组成程序。
• 采用“存储程序”工作方式。

现代计算机结构模型

基于冯·诺依曼计算机理论的抽象简化模型，它的具体应用就是现代计算机当中的硬件结构设计：
 

chubby一般有五台机器组成一个集群，可以部署成两地三机房。chubby内部的五台机器需要通过Paxos协议选取一个chubby master机器，其它机器是chubby slave，同一时刻只有一个chubby master。chubby相关的数据，比如锁信息，客户端的session信息等都需要同步到整个集群，采用半同步的做法，超过一半的机器成功就可以回复客户端。最后可以确保只有一个和原有的chubby master保持完全同步的chubby slave被选取为新的chubby master。

Gossip协议

Gossip用于P2P系统中自治节点获悉对集群认识(如集群的节点状态，负载情况等)。系统中的节点定期互相八卦，很快八卦就在整个系统传开了。A、B两个节点八卦的方式主要是：A告诉B知道哪些人的什么八卦;B告诉A这些八卦里B知道哪些更新了;B更新A告诉他的八卦...... 说是自治系统，其实节点中还有一些种子节点。种子节点的作用主要是在有新节点加入系统时体现。新节点加入系统中，先与种子节点八卦，新节点获得系统信息，种子节点知道系统中多了新节点。其他节点定期与种子节点八卦的时候就知道有新节点加入了。各个节点互相八卦的过程中，如果发现某个节点的状态很长时间都没更新，就认为该节点已经宕机了。

Dynamo使用了Gossip协议来做会员和故障检测。

2PC、3PC、Paxos协议: 分布式事务的解决方案

分布式事务很难做，所以除非必要，一般来说都是采用最终一致性来规避分布式事务。

目前底层NoSQL存储系统实现分布式事务的只有Google的系统，它在Bigtable之上用Java语言开发了一个系统 Megastore，实现了两阶段锁，并通过Chubby来避免两阶段锁协调者宕机带来的问题。Megastore实现目前只有简单介绍，还没有相关论文。

（编辑：阜阳站长网）

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