Архитектура процессора

Как процессор различает программы и данные

Как выглядят программы

Программы и данные

Процессор

Данные – это сигналы информации, запомненные в виде байтов и записанные в виде файлов. Когда данные надо обработать, они вызываются в оперативную память на временное хранение.

Для работы с данными существует специальная микросхема, которая называется микропроцессор или просто процессор. Процессор — это сердце компьютера. Это он вызывает данные с диска в оперативную память, забирает их к себе, обрабатывает, а потом опять отправляет в оперативную память и сохраняет в виде файлов на жестком диске. Для того чтобы процессор всегда знал, что и с какими данными надо сделать, он должен непрерывно получать поток команд (их называют инструкциями процессора). Инструкции процессора записаны в программах. Программа — это упорядоченный набор инструкций. Здесь важно обратить внимание на слово упорядоченный, поскольку порядок следования инструкций очень важен для правильной работы программы.

Как выглядят данные, мы знаем — это байты, состоящие из восьми битов и имеющие значения от 0 до 255. На диске они хранятся в виде файлов, а в оперативной памяти — в ячейках. Одна ячейка — один байт. Программы, как это ни странно, выглядят точно так же, как данные. Программа состоит из инструкций, а инструкции записываются байтами. В оперативной памяти эти байты точно так же хранятся в ячейках, а на жестком диске они, как и данные, записаны в виде файлов. Файлы, в которых записаны программы, называются программными файлами.

Во-первых, программные файлы имеют некоторые особенности в записи своего имени, а, во-вторых, у них есть специальные «пометки» в начале файла. Компьютер отличает программы от данных по имени и формату файла.

Устройство процессора во многом похоже на устройство памяти. Процессор тоже состоит из ячеек, но у них другое назначение. В ячейках процессора данные не хранятся, а обрабатываются. Во время обработки они могут изменяться самыми разными способами. Некоторые (разумеется, далеко не все) способы обработки показаны на рисунках справа. Ячейки процессора называют регистрами.

Существует много разнообразных процессоров, и у каждой модели свои регистры. У одних процессоров регистров больше, у других — меньше. Бывают регистры восьмиразрядные — в такой регистр помещаются 8 битов, то есть один байт. Если регистр шестнадцатиразрядный, то в нем могут поместиться два байта. Пару взаимосвязанных байтов называют словом. В 32-разрядный регистр помещаются 4 байта (двойное слово).

Для компьютеров IBM PC пока нет 64-разрядных процессоров, но иногда пару 32-разрядных регистров можно рассматривать как один 64-разрядный регистр. В этом случае в нем может содер­жаться группа из восьми взаимосвязанных байтов. Такую группу называют учетверенным словом.

Разные регистры процессора имеют разное назначение. Регистры общего назначения используются для операций с данными (байтами, словами и двойными словами). Адресные регистры служат для хранения в них адресов, по которым процессор находит данные в памяти. Существуют специальные регистры для самопроверок процессора. Интересен флаговый регистр. Его биты служат как бы флажками, которые включаются или выключаются в особых случаях. Когда от меньшего числа отнимают большее, то, как вы знаете, «занимают» одну единичку в старшем разряде. На этот случай во флаговом регистре есть специальный флажок, который включается при таком событии. Есть там флажки, которые включаются при переполнении регистров или при их обнулении, а также еще несколько специальных флажков.

У каждого типа процессоров свой состав регистров, и у каждого регистра свое назначение. Состав регистров процессора и их назначение называются архитектурой процессора. Чем сложнее процессор, тем сложнее его архитектура. В процессорах современных компьютеров несколько десятков регистров.

Дата добавления: 2017-01-13