Centrinis procesorius (CPU) yra vienas sudėtingiausių kompiuterio lustų. Jame realizuotas sudėtingas integrinis grandynas. Jis vykdo programą ir atlieka visas joje nurodytas matematines bei logines operacijas.
Procesoriaus sandaroje galima išskirti tris pagrindines dalis:
Ø operacinis įtaisas,
Ø registrų blokas,
Ø valdymo įtaisas.
Visi CPU įtaisai tarpusavyje yra sujungti vidinėmis duomenų ir adresų bei valdymo signalų magistralėmis. Duomenų magistrale abiem kryptimis cirkuliuoja duomenys ir adresai, o adresų magistrale – tik adresai.
Operacinis įtaisas
Duomenų apdorojimo įtaisą kompiuterinės technikos idėjų pradininkas Čarlzas Beibidžas pavadino "skaičių malūnu". Tad kas gi ir kaip mala skaičius MP 8080?
ALU (Arithmetic and Logic Unit) – aritmetinis ir logikos įtaisas atlieka aritmetines (pvz., sudėties, atimties,) ir logines ( pvz., loginės sandaugos) operacijas. Kiekvienos komandos poveikis priklauso nuo to, kokie multiplekseriai gauna valdymo signalus. Tokiu būdu atsiranda galimybė įvairia tvarka rikiuojant komandas tuo pačiu įrenginiu vykdyti skirtingus algoritmus.
Žinoma, registrų, multiplekserių ir kitų įtaisų parinktas variantas gali būti labiau tinkamas vieniems arba kitiems algoritmams apdoroti, tačiau tai ir yra mokestis už tai, kad vieną ir tą patį įtaisą pritaikome įvairiems uždaviniams spręsti.
Itin svarbios jame žymių registro funkcijos. Operacinis įtaisas ne tik formuoja operacijos rezultatą, bet ir žymes, apibudinančias jį. Žymių registre F (flags) fiksuojamos žymės, kurios praneša programai apie kompiuterio būseną, nurodo aritmetinės operacijos rezultato ypatumus, apsprendžia, ar leidžiami pertraukčių aptarnavimai ir pan.
Nors operacinis įtaisas turi grandines, galinčias realizuoti bet kurią komandų sistemos komandą, tačiau visus tam reikalingus valdymo signalus jis gauna iš valdymo įtaiso.
Valdymo įtaisas suderina visų CPU įtaisų darbą. Jis valdo programos komandos, paimtos iš PK atmintinės vykdymą, formuoja valdymo signalus per magistralę perduodamus kitiems mikroprocesorinės sistemos įtaisams.
Schemos, realizuotos mikroprocesoriaus valdymo įtaise, inicijuoja operacinio ir kitų mikroprocesoriaus įtaisų darbą. Formuojami valdymo signalai panaudojami ir kitų procesoriaus modulio dalių, pvz.: sistemos valdiklio darbo iniciacijai. Operaciniame įtaise suformuotos žymės Y turi įtakos valdymo įtaise vykdomoms sąlyginio nukreipimo komandoms. Pertraukties signalai inicijuoja valdymo įtaisą pereiti prie kitos programos vykdymo.
Operacinis ir valdymo įtaisai yra svarbiausi ir privalomi procesoriaus įtaisai.
D- duomenys; R – rezultatai, Y – Žymės, X – valdymo signalai, K – komanda, Int – pertrauktys.
Tačiau be šių įrenginių procesoriuose paprastai yra ir registrų blokas.
Registrų blokas
Registras - specializuota atminties ląstelė, esanti procesoriuje. Registruose saugomi į CPU įvesti duomenys (pvz., adresai, nurodantys, kur atmintinėje ieškoti duomenų ar programos komandų; duomenys su kuriais reikės atlikti veiksmus), skaičiavimo rezultatai. Kokias operacijas gali atlikti ALU, kiek, kokių ir kokios talpos registrų yra PP, taip pat valdymo įtaiso sudėtingumas priklauso nuo konkretaus CPU architektūros.
Skirtingai nuo įprastos atminties, registrai yra neatskiriama procesoriaus dalis, daugumos paplitusių procesorių komandos leidžia manipuliuoti tik duomenimis, esančiais registruose. Tipišku atveju, procesorius perkelia duomenis iš atminties į registrą, atlieka su duomenimis tam tikrus veiksmus, o paskui perkelia rezultatą į atmintinę.
Kreiptis į atmintinės ląstelę atliekama per magistralę. Tam reikia atskiro procesoriaus darbo ciklo, o registrai yra "po ranka", pačiame procesoriuje. Kiekvienas registras yra tartum lenta, kurioje mikroprocesorius fiksuoja tarpinius skaičiavimų rezultatus.
Be paties procesoriaus šiuolaikiniuose procesoriuose gali būti integruoti ir kiti įtaisai, pvz.:pirmojo ir antrojo lygio priešatmintinės, atmintinės valdiklis. Šiuolaikiniai procesoriai turi visą eilę papildomų posistemių, leidžiančių didinti duomenų apdorojimo efektyvumą, bet apie tai medžiaga bus pateikta antrajame modulyje.
Komentarų nėra:
Rašyti komentarą