Một CPU có thể hoạt động không có gì ngoài nguồn cung cấp năng lượng và ROM, chỉ sử dụng bộ đệm trong như RAM?

CPU (chẳng hạn như Intel i3 / i5 / i7 / Xeon) với RAM bộ nhớ cache trên chip có thể sử dụng như RAM duy nhất của nó, mà không có bất kỳ ngân hàng bộ nhớ ngoài nào được đính kèm không?

Hoặc phải có RAM ngoài và bộ nhớ cache không thể được truy cập hoặc sử dụng một mình?

CPU máy tính để bàn / máy chủ hiện đại thường có nhiều RAM bộ nhớ trong hơn so với nhiều máy tính của năm 1990 có trong toàn bộ bộ nhớ hệ thống, do đó cần có đủ số lượng lớn để chạy mã đơn giản.

Các CPU từ trước khi tồn tại bộ đệm như 6502 sẽ không thể làm được gì, vì RAM CPU bên trong chỉ chiếm một vài byte cho bộ đếm địa chỉ và bộ tích lũy.

Đây không phải là câu hỏi về việc chạy bất kỳ loại hệ điều hành hiện đại nào, nhưng chạy mã đơn giản được lập trình vào ROM tùy chỉnh hoặc nhập bằng tay với bàn phím nhập hex.

Xem tài khoản cực kỳ chi tiết này của trình tự khởi động PC: http://www.drdobbs.com/pool/boote-an-intel-arch architecture-system-par / 232300699? Pgno = 2

Vì không có DRAM tại thời điểm này, mã ban đầu hoạt động trong môi trường không có chồng. Hầu hết các bộ xử lý hiện đại đều có bộ đệm trong có thể được cấu hình là RAM để cung cấp ngăn xếp phần mềm. Các nhà phát triển phải viết mã cực kỳ chặt chẽ khi sử dụng tính năng RAM-as-RAM này bởi vì việc trục xuất sẽ không được chấp nhận đối với hệ thống tại thời điểm này trong trình tự khởi động; không có bộ nhớ để duy trì sự gắn kết. Đó là lý do tại sao các bộ xử lý hoạt động ở chế độ "Không bị trục xuất" (NEM) tại thời điểm này trong quá trình khởi động, khi chúng hoạt động trên cơ sở bộ nhớ cache như RAM. Trong NEM, lỗi dòng bộ đệm trong bộ xử lý sẽ không gây ra sự trục xuất. Phát triển mã với ngăn xếp phần mềm có sẵn dễ dàng hơn nhiều và mã khởi tạo thường thực hiện thiết lập tối thiểu để sử dụng ngăn xếp ngay cả trước khi khởi tạo DRAM.

Bạn có thể quan sát điều này bằng cách chạy PC không có RAM: nó sẽ phát một loạt tiếng bíp. Chương trình phát những chương trình này được chạy từ BIOS Flash ROM.

Tôi cũng đã thấy hành vi này trên một số bộ xử lý ARM. Sẽ có các thanh ghi cấu hình bên trong SoC cho phép bạn sử dụng bộ đệm dưới dạng RAM sớm trong chuỗi khởi động, để chạy chương trình tìm, liệt kê và định cấu hình DRAM.

Nói chung, bộ nhớ cache không thể đánh địa chỉ. Một chương trình không thể lưu trữ hoặc lấy dữ liệu có chủ ý từ nó.

Mặc dù điều này không trực tiếp giải quyết các họ bộ xử lý được chỉ định trong câu hỏi, sơ đồ bên dưới sẽ hoạt động trên các bộ xử lý x86 trước đó, vì vậy, có thể hoạt động mà không cần RAM hoặc bộ đệm, mặc dù cách tiếp cận này đòi hỏi một số kỹ năng lập trình sáng tạo.

Quay trở lại những năm 1980, tôi đã bắt gặp một thiết kế cho một máy thu radio giải mã tín hiệu thời gian MSF được phát ở Anh. Thiết kế này đã sử dụng bộ xử lý Z80 và chỉ có ROM để lưu trữ chương trình. Tất cả quá trình xử lý và lưu trữ dữ liệu được thực hiện bằng các thanh ghi bên trong bộ xử lý. Điều này rõ ràng có nghĩa là không thể có các cuộc gọi chương trình con vì có bộ nhớ để giữ ngăn xếp.

Trước đó, chi phí RAM cao và vì đây là một dự án sở thích, việc giảm chi phí là rất quan trọng, ngoài việc nó là một bài tập học thuật thú vị. Điều này cũng có trước thời của các bộ vi điều khiển có sẵn rộng rãi (8751 với chi phí eprom hơn £ 100 IIRC).

Thông thường một CPU sẽ yêu cầu một đồng hồ bên ngoài. Nhưng với điều đó, có nó có thể.