Центральный процессор

Центральный процессор - это то устройство компьютера, которое выполняет обработку информации в соответствии с заложенной в нем программой. Программа находится в оперативной памяти и состоит из отдельных команд, понятных для процессора. В каждой команде содержатся сведения о том, откуда взять исходные данные, какую операцию над ними выполнять и куда поместить результат. Процессор выполняет следующие функции:

¨ чтение и дешифрацию команд из оперативной памяти;

¨ чтение данных из оперативной памяти и портов ввода – вывода;

¨ запись данных в оперативную память или их пересылка в порты ввода – вывода;

¨ прием и обработку запросов и команд от адаптеров внешних устройств;

¨ выработку управляющих сигналов для всех прочих устройств компьютера.

Функционально процессор состоит из двух компонент: операционной части и интерфейсной части. Операционная часть включает устройство управления, арифметико-логическое устройство и процессорную память (регистры общего назначения). Интерфейсная часть включает микросхемы управления шиной и портами, а также адресные и командные регистры.

Устройство управления является наиболее сложной частью процессора. Оно вырабатывает сигналы, которые управляют всеми устройствами компьютера и процессором в частности. Большинство операций в процессоре выполняется параллельно, а синхронизируются они с помощью тактовых импульсов, передаваемых с определенной тактовой частотой. Рабочая тактовая частота процессора обычно больше, чем частота, вырабатываемая генератором тактовых импульсов. Технически тактовые сигналы процессора получаются из тактовых сигналов генератора тактовых импульсов путем деления частоты сигналов. Более конкретно устройство управления выполняет следующие функции:

¨ выбирает из адресного регистра адрес в ОЗУ очередной выполняемой команды;

¨ выбирает из ОЗУ очередную команду;

¨ с помощью дешифратора операций анализирует код команды и идентифицирует выполняемую ею операцию и ее признаки;

¨ считывает соответствующую выбранной операции микропрограмму процессора, задающую последовательность управляющих сигналов, которые будут задавать и синхронизировать работу по выполнению данной операции;

¨ считывает адреса в ОЗУ участвующих в операции операндов и в случае необходимости переписывает данные из ОЗУ в регистры общего назначения;

¨ выполняет операцию;

¨ записывает результаты операции обратно в ОЗУ;

¨ формирует адрес следующей команды.

Арифметико-логическое устройство (АЛУ) предназначено для выполнения арифметических и логических операций. Операнды операции перед этим должны быть размещены в регистрах общего назначения. Результат также помещается в регистр общего назначения. Само АЛУ представляет собой микросхему, на вход которой подаются операнды операции, а на выходе получается результат. Обычно для повышения общего быстродействия процессор может выполнять сложение и умножение только целых чисел, а для сложения и умножения чисел с плавающей запятой приходится составлять микропрограммы. Регистры общего назначения используются для хранения начальных, конечных и промежуточных данных при работе процессора.

Схема управления шиной и портами выполняет следующие функции:

¨ формирует адрес порта и управляющую информацию для него (например, переключение порта на прием или передачу);

¨ принимает информацию от порта о его состоянии или его готовности;

¨ подготавливает все устройства и микросхемы к обмену данными между процессором и портом ввода – вывода.

Схема управления шиной посылает по управляющей шине сигнал о том, что готовится операция ввода или вывода, а по адресной шине адрес порта. То устройство, которое содержит соответствующий адрес, дает ответ о готовности, после чего по шине данных осуществляется сам процесс ввода или вывода данных.

Дата добавления: 2014-10-17