浏览器输入网址并回车发生了什么你真的清楚吗？ 硬件篇

相信很多人对这个问题可能嗤之以鼻，浏览器输入网址后回车不就是发生了dns解析，找到ip，然后建立tcp连接，什么三次握手，四次挥手，然后服务端接受请求回传给浏览器，浏览器渲染出页面吗，这有什么好说的。

可是真的是这样吗，真的有这么简单吗?

相信我问一个问题90%的搞软件的同学都答不上来，按下键盘到该字符显示到屏幕上都发生了什么？是不是开始怀疑自己了，要想弄清楚这个问题涉及到中断，cpu动态流水线等，本文就来厘清这些概念。本文中参考了胡伟武老师的 计算机体系结构课件相关内容，以国产CPU龙芯为例进行讲解，本质跟Intel CPU机制类似。

    因本人研究生搞的是硬件，CPU研发（胡老师就是我老师哦），一以贯之贯吾道！

键盘输入的硬件过程

• 以龙芯处理器为例

* 键盘产生一个信号送到桥片(南桥、北桥)

* 桥片通过HT总线向处理器发出外部中断信号

* 外部中断信号传到控制寄存器模块与Cause的屏蔽位相与

* 如果没有被屏蔽，再传到寄存器重命名模块并附在四条指令的第一条

中送到ROB模块;由于该指令发生了例外，不会送到功能部件执行

* 当该指令成为ROB的第一条指令被提交时向所有模块发出取消信号，

取消该指令后面的所有指令，在EPC等寄存器中保存例外现场，同时

在控制寄存器Status中把系统状态置为核心态。

* 向取指模块发出中断信号，取指模块根据中断类型到0x80000180取指

以龙芯处理器+Linux操作系统为例 

• 0x80000180为操作系统例外处理代码

• 操作系统保留现场(把通用寄存器保存到堆栈区)

• 操作系统通过读Cause寄存器分析例外原因是外部中断

• 操作系统向桥片中的中断控制器读中断原因，读的同时清中断

• 操作系统根据中断原因调用驱动程序，读取键盘数据

• 操作系统唤醒正在由于等待数据而阻塞的进程

• Chrome根据读到的键盘数据决定显示出来，调用显示驱动程序 

• 驱动程序把要显示的内容送到显存，并通知GPU

• GPU通过访问显存空间刷新屏幕

    等等，是不是看到里面很多个概念，其余的大家自行百度搜索，此处终点讲解下ROB模块是什么。

    首先需要讲下Tomasulo算法:

    Tomasulo算法是用来实现动态流水线的一个算法结构，大量用在现代CPU的设计中，Intel、龙芯等CPU都是用的该技术。

不知上图你看懂了没有，保留站就是类似软件系统中的缓冲队列，寄存器就是通常意义上的寄存器，就是在各个部件前面加了一些保留站，为什么要加这个呢，以为指令执行的时候有些源操作数还没有准备好，需要等它们准备好后再送到加/减法器等去执行。

例外的意思就是中断和异常等了，很多事情可以触发例外，比如本文的敲击键盘就会触发，例外给CPU动态流水线的实现增加了难度，因为是乱序执行，需要有个机制保证例外前的指令都执行了，例外后的执行都未执行，此时重排序缓存该出场了，就是用来做顺序提交的。

下图是增加了ROB的流水线，注意图中右下角。

    ROB的重要思想就是先将对寄存器的修改写到ROB中，指令的读取也去ROB中读，这样可以避免在指令的中间执行过程中，去修改寄存器的问题。

这时候下次面试官问你发生了什么的时候，这个时候你可以扶一下自己的眼镜，背部靠到椅子上，开始装逼了~

声明: 本文中图片的内容引用了  胡伟武老师的计算机体系结构课件。

想要获取完整版，关注并回复公众号:  "胡伟武" 即可获取课件完整版下载链接。

    文中主要引述了。其中01_计算机系统结构基础.pdf和LEC05_动态调度.pdf ，想要有更深入了解的可以去仔细研读下。

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