Загрузил sc17-45

архитектура процессора

реклама
ФГБОУ СПО
«Ейский морской рыбопромышленный техникум»
Архитектура
микропроцессора.
Преподаватель информационных технологий
Степанец Евгения Валерьевна
2018
ПРОЦЕССОР
Та часть процессора, которая
выполняет команды, называется
арифметико-логическим устройством
(АЛУ),
а другая его часть, выполняющая
функции управления устройствами,
называется устройством управления
(УУ). Обычно эти два устройства
выделяются чисто условно,
конструктивно они не разделены.
В составе процессора находится еще
несколько устройств, называемых
регистрами.

ХАРАКТЕРИСТИКИ
ПРОЦЕССОРА
Микропроцессоры различаются
рядом важных характеристик:
Производительность:
◦ тактовой частотой обработки информации;
◦ Разрядностью
Архитектура МП -
это совокупность сведений о
составе его компонентов,
организации обработки в нем
информации и обмена
информацией с внешними
устройствами ЭВМ, а также о
функциональных
возможностях МП,
выполняющего команды
программ.
Структура МП это сведения только о составе
его компонентов, соединениях
между ними, обеспечивающих
их взаимодействие.
Схема МП -
РД – регистр данных;
РК – регистр команд;
ВШ- внутренняя шина (передает данные, команды и
управляющие сигналы)
Работа МП
1) Порядок действий
задается УУ, которому
необходимо
поступление
постоянных тактовых
импульсов;
При поступлении каждого
тактового импульса
происходит либо
перемещение
информации по
регистрам или
подключение к шине
или другие действия.
Работа МП
2) Каждая операция
выполняется в
определенной
последовательности за
несколько циклов
синхронизации.
Содержание операций
определяется
командами т.е.
информацией, которую
МП принимает в
регистр команд РК.
Работа МП
3) Информация о данных,
над которыми
выполняются операции,
МП принимает в
регистр данных РД.
Детальная структурная схема МП
Детальная структурная схема МП
1) В регистр команд записывается код команды, который
преобразуется в управляющие сигналы дешифратором команд
ДшК;
2) Исходные данные и промежуточные результаты
записываются в регистр общего назначения РОН, один
из которых общается с АЛУ – это регистр А
(аккумулятор). В нем размещаются результаты каждой
арифметической операции.
Детальная структурная схема МП
3) В процессе вычислений и обработки информации используется
регистр флагов или регистр признаков РП.
Под словом «флаг» понимается сигнал о том, что в процессе
вычислений или обработки информации результат получил
некий характерный признак (например, результат равен 0 –
флаг нуля, отрицательный результат – флаг знака и т.д.)
Регистр флагов состоит из нескольких независимо
управляемых триггеров, при переходе от 0 к 1
сигнализирует о появлении соответствующего признака.
Детальная структурная схема МП
4) Загрузка некоторых регистров МП. Обработка содержащихся в
них слов, пересылка слов в другие регистры могут
происходить по командам программы. Такие регистры
называются пользовательскими.
5) Для временного хранения информации используются
буферные регистры, недоступные программисту – это БД
(буфер данных) и БА (буфер адреса).
Детальная структурная схема МП
6) Шины для передачи информации – шина данных (ШД),
шина адреса (ША), шина команд (ШК), шина
управления (ШУ), ВШ – внутренняя шина.
7) С адресной шиной связаны Буфер адреса БА, счетчик
команд СК и указатель стеков УС.
СК указывает в МП адреса по которым находятся в памяти
команды. После считывания команды автоматически
происходит прибавление 1 к адресу. Эта операция
называется инкрементом.
Детальная структурная схема МП
8) Стек С представляет собой группу регистров в МП , куда
временно может записываться информация, которая будет
использована позже.
Регистр УС служит для указания адреса той ячейки в ЗУ, в
которую записано последнее по времени поступления слово.
Именно оно будет считаться первым при обращении к стеку.
(принцип «последний записан – первый считан»).
Сигналы, вызывающие операции со стеком, называются
сигналами прерываний.
Детальная структурная схема МП
При каждом занесении в стек содержимое УС автоматически
увеличивается на 1 (инкрементируется), при каждом
извлечении – уменьшается (декрементируется). Для этого
имеется схема инкремент-декремент СИД.
Процесс обработки данных
Процесс обработки данных
состоит из нескольких
этапов.
1) Команды и данные
забираются из кэша. Такая
процедура называется
выборкой.
2)
Выбранные команды
декодируются в понятные
для данного процессора
команды. Затем
происходит их выполнение
в исполнительных блоках.
Результат записывается в
оперативную память.
Процесс обработки данных
В предпроцессоре
происходит выборка команд
из кэша и их декодирование.
В постпроцессоре – процесс
выполнения декодированных
команд.
Таким образом
обязательны 4 стадии
(каждая стадия – 1 такт):
1)
2)
3)
4)
Выборка из кэша;
Декодирование;
Выполнение;
Запись результатов.
Данные стадии называют
конвейером обработки
команд.
Процесс обработки данных
В разных процессорах разное число
ступеней.
Например, в конвейере процессора Пентиум 4
содержится 20 ступеней. Причина в том, что при
выполнении сложных команд они не могут быть
обработаны за 1 такт.
Любой процессор должен быть сконструирован
так, чтобы за минимальное время выполнять
максимальное число команд. Именно этот факт
определяет производительность процессора.

Т.к. процессор является основным устройством
ЭВМ , то его характеристики определяют
эффективность ЭВМ в целом.
Характеристики процессора:
1.
2.
3.
4.
и
Разрядность;
Емкость адресуемой памяти;
Длина конвейера;
Число внутренних регистров;
т.д.
Характеристики МП как
интегральной схемы:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Быстродействие;
Потребляемая мощность;
Масса и габаритные размеры;
Число источников питания;
Надежность;
Стоимость;
Эксплуатационная стойкость.
Классификация МП
1) По назначению:

Универсальные;

Специализированные;
2) По разрядности:

С фиксированной разрядностью слов;

С изменяемой разрядностью слов;
3) По способу управления:

микропрограммируемые;

макропрограммируемые;
Скачать