輔助處理器

協處理器是用于補充主處理器 (CPU) 功能的計算機處理器。 協處理器執行的操作可以是浮點算術、圖形、信號處理、字符串處理、加密或與xxx設備的 I/O 接口。 通過從主處理器卸載處理器密集型任務，協處理器可以加速系統性能。 輔助處理器允許對一系列計算機進行定制，這樣不需要額外性能的客戶就無需為此付費。

輔助處理器的自主程度各不相同。 有些（例如 FPU）依賴于通過嵌入在 CPU 指令流中的協處理器指令的直接控制。 其他人本身就是獨立的處理器，能夠異步工作； 它們仍然沒有針對通用代碼進行優化，或者由于專注于加速特定任務的指令集有限而無法進行優化。 這些通常由直接內存訪問 (DMA) 驅動，主機處理器 (CPU) 構建命令列表。 PlayStation 2 的情感引擎包含一個不尋常的類似 DSP 的 SIMD 矢量單元，能夠同時運行兩種模式。

為了充分利用大型計算機處理器時間，輸入/輸出任務被委托給稱為通道 I/O 的獨立系統。 主機根本不需要任何 I/O 處理，而只是為輸入或輸出操作設置參數，然后向通道處理器發出信號以執行整個操作。 通過使用相對簡單的子處理器來處理耗時的 I/O 格式化和處理，整體系統性能得到提升。

用于浮點運算的輔助處理器于 1970 年代首次出現在臺式計算機中，并在整個 80 年代和 90 年代初期變得普遍。 早期的 8 位和 16 位處理器使用軟件來執行浮點算術運算。 在支持協處理器的情況下，浮點計算可以快很多倍。 數學協處理器是計算機輔助設計 (CAD) 軟件和科學與工程計算用戶的熱門購買對象。 一些浮點單元，如 AMD 9511、Intel 8231/8232 和 Weitek FPU 被視為xxx設備，而其他如 Intel 8087、Motorola 68881 和 National 32081 則與 CPU 集成得更緊密。

另一種形式的協處理器是視頻顯示協處理器，用于 Atari 8 位系列、TI-99/4A 和 MSX 家用計算機，稱為視頻顯示控制器。 Amiga 定制芯片組包括一個稱為 Copper 的單元，以及一個用于加速內存中位圖操作的 blitter。

隨著微處理器的發展，將浮點運算功能集成到處理器中的成本下降了。 高處理器速度也使緊密集成的協處理器難以實現。 單獨封裝的數學協處理器現在在臺式計算機中并不常見。 然而，對專用圖形協處理器的需求已經增長，特別是由于計算機游戲中對逼真的 3D 圖形的需求不斷增加。

最初的 IBM PC 包括一個用于 Intel 8087 浮點協處理器（又名 FPU）的插槽，對于使用 PC 進行計算機輔助設計或數學密集型計算的人來說，這是一個流行的選擇。 在該體系結構中，協處理器將浮點運算速度提高了 50 倍。 例如，僅使用 PC 進行文字處理的用戶節省了協處理器的高成本，而協處理器不會加速文本處理操作的性能。

8087 與 8086/8088 緊密集成，響應插入 8088 指令流中的浮點機器代碼操作碼。 沒有 8087 的 8088 處理器無法解釋這些指令，需要 FPU 和非 FPU 系統的不同版本的程序，或者至少在運行時進行測試以檢測 FPU 并選擇適當的數學庫函數。

8086/8088 中央處理器的另一個協處理器是 8089 輸入/輸出協處理器。 它使用與 8087 相同的編程技術進行輸入/輸出操作，例如將數據從內存傳輸到xxx設備，從而減輕 CPU 的負載。

但 IBM 并沒有在 IBM PC 設計中使用它，Intel 也停止了這種協處理器的開發。

Intel 80386 微處理器使用可選的數學協處理器（80387）直接在硬件中執行浮點運算。 英特爾 80486DX 處理器在芯片上包含浮點硬件。 英特爾發布了一款成本降低的處理器 80486SX，它沒有浮點硬件，還銷售了一款 80487SX 協處理器，在安裝時基本上禁用了主處理器，因為 80487SX 是一個完整的 80486DX，具有不同的引腳連接集。