A processzor funkciói - stadopedia
A fővonali eszközök funkciói
Ebben az előadásban a mikroprocesszoros rendszer fő eszközeinek működéséről beszélünk: processzorról, memóriáról, I / O eszközökről, az eszközök elveiről és a gerinci kapcsolatról.
Előadás 3. A fővonali eszközök funkciói
Kulcsszavak: interfész, regiszterek, pufferek, ALU, RAM, ROM, verem,
Most nézzük meg, hogyan hatnak a mikroprocesszoros rendszer fő eszközei a fő vonalon: processzor, memória (operatív és állandó), bemeneti / kimeneti eszközök.
Emellett következtetések három fő jelfeldolgozó gumiabroncs mindig van egy terminál (illetve a két O) csatlakoztatására a külső órajel vagy kristály oszcillátor (CLK), mivel a processzor órajele mindig eszközt. Minél több a processzor órajelsebessége, annál gyorsabban működik, azaz gyorsabban hajt végre parancsokat. Azonban a processzor sebességét nem csak az órai sebesség határozza meg, hanem a struktúra jellemzői is. A modern processzorok a legtöbb parancsot egyetlen órajelben hajtják végre, és rendelkeznek az eszközökkel párhuzamosan több parancs futtatására. A processzor órajel sebessége nincs közvetlenül összekapcsolva és merev a gerinchálózat árfolyamával, mivel a csomópont mentén a csomópont sebességét a jelek továbbadásának késleltetése és a csomagtartóban lévő jelek torzítása korlátozza. Ez azt jelenti, hogy a processzor órajelsebessége csak a belső sebességét határozza meg, nem pedig a külső értéket. Néha a processzor órajelének alacsonyabb és felső határértéke van. Amikor a felső határértéket meghaladó gyakorisága a processzor túlmelegszik, és nem, és hogy a legkellemetlenebb, és nem mindig fordul elő szabálytalan. Tehát a változás ebben a frekvencia nagyon óvatosnak kell lennie.
Ábra. 2.16. A processzor bekapcsolási sémája.
Néha egy processzor chipnek van egy - két bemenete sugárirányú megszakítások kezelésére különleges helyzetek kezelésére (például egy külső időzítő megszakításához).
A modern processzor teljesítménybuszja általában egy tápfeszültséggel (+ 5V vagy + 3, ZV) és egy közös vezetékkel ("föld") rendelkezik. Az első processzorok gyakran több tápfeszültséget igényeltek. Néhány processzor alacsony energiafogyasztású. Általánosságban elmondható, hogy a modern mikroáramú processzorok, különösen nagy órajel-sebességgel, elég sok energiát fogyasztanak. Ennek eredményeképpen a ház normál üzemi hőmérsékletének fenntartásához gyakran radiátorokat, ventilátorokat vagy speciális hűtőszekrényeket kell felszerelni.
Ha a processzort a csomagtérhez csatlakoztatja, a puffer chipeket használják, szükség esetén demultiplexálják a jeleket és a trunkjelek elektromos pufferelését. Előfordulhat, hogy a rendszerbusz és a processzorbuszok cseréjére szolgáló protokollok nem egyeznek egymással, akkor a puffarészletek egymással is összehangolják ezeket a protokollokat. Néha egy mikroprocesszoros rendszerben több rendszert (rendszer és helyi) használnak, majd mindegyik trönköt használva puffer csomópontot használnak. Ez a szerkezet jellemző például a személyi számítógépek számára.
Így minden processzor fő funkciói a következők:
• a végrehajtható parancsok mintavétele (olvasása);
• a memóriából vagy egy bemeneti / kimeneti eszközből származó adatok beolvasása (olvasása);
• kimenet (írható) adatok memóriába vagy bemeneti / kimeneti eszközökhöz;
• az adatok feldolgozása (operandusok), beleértve a számtani műveleteket is;
• megszakítások feldolgozása és közvetlen hozzáférés módja. A mikroprocesszor felépítése a következő formában egyszerűsíthető (2.17. Ábra).
Ábra. 2.17. A mikroprocesszor belső szerkezete.
A bemutatott csomópontok fő funkciói a következők.
A csővezeték ötletének fejlesztése a processzor belső gyorsítótárának a használata volt, amely parancsokkal telt, míg a processzor az előző parancsok végrehajtásával elfoglalt. Minél nagyobb a gyorsítótár, annál kevésbé valószínű, hogy az átmeneti parancsot el kell dobni. Nyilvánvaló, hogy a parancsok feldolgozása a belső memóriában, a processzor sokkal gyorsabb lehet, mint a külső memóriában találhatóak. A gyorsítótár képes tárolni a jelenleg feldolgozandó adatokat, ezáltal felgyorsítja a munkát. További gyorsulás Letöltésekor a modern processzorok a minta igazítás és a dekódolást, egyidejű dekódolását több csapatok, több párhuzamos csővezetékek csapatok, elágazás-előrejelző utasítást és néhány más módszerekkel.
Az aritmetikai logikai egység (vagy ALU, ALU) úgy van megtervezve, hogy feldolgozza az információt a processzor által kapott parancsnak megfelelően. A példák közé tartoznak feldolgozó logikai műveletek (mint például a logikai „ÉS”, „OR”, „kizáró vagy”, stb), amely bitenkénti műveletek operandusok, és aritmetikai műveletek (mint az összeadás, kivonás, szorzás, osztás, és r. d.). A fenti műveleteket kódoló kódokat, ahol az eredményt elhelyezik - a végrehajtandó parancs határozza meg. Ha a parancs csökkentésre kerül az adatok adatfeldolgozás nélküli feldolgozására, az ALU nem vesz részt a végrehajtásában.
Az ALU sebessége nagymértékben meghatározza a processzor teljesítményét. Fontos, hogy ne csak az ALU által éppen futó órajel frekvenciáját, hanem az adott csapat teljesítményéhez szükséges órajel-ciklusok számát is fontos. A teljesítmény javítása érdekében a fejlesztők hajlandóak a parancs végrehajtási idejét egy órai ciklusra hozni, valamint annak biztosítását, hogy az ALU a lehető legmagasabb frekvencián működjön. A probléma megoldásának egyik módja, hogy csökkentsük a csapatok által végrehajtott AL parancsok számát, csökkentett parancskészletekkel (az úgynevezett RISC processzorokkal) rendelkező processzorokat hozva létre. A processzor teljesítményének további növelése több párhuzamos ALU használata is.
Ami a műveletek lebegőpontos számok és egyéb különleges komplex műveleteket, a rendszer alapján az elsődleges feldolgozók az általuk végrehajtott sorozatát egyszerűbb utasításokat, speciális (rutinok, de akkor a speciális számológépek dolgoztak - matematikai társprocesszorokat felváltó központi processzor idejére ilyen A modern mikroprocesszorokban a matematikai koprocesszorok szerves részét képezik a szerkezetnek.
A közvetlen memória hozzáférés-vezérlési rendszer arra szolgál, hogy ideiglenesen leválassza a processzort a külső buszokról, és felfüggeszti a processzort, mialatt közvetlen hozzáférést biztosít a készülékhez.
Az ellenőrzési logika szervezi az összes processzorcsomópont kölcsönhatását, átirányítja az adatokat, szinkronizálja a processzort külső jelekkel, és végrehajtja a bemeneti és kimeneti eljárásokat.
A mikroprocesszor belső regiszterei szükségszerűen két szolgáltatási funkciót látnak el:
A különböző processzoroknál mindegyik funkcióhoz egy vagy két belső regiszter rendelhető. Ez a két mutató különbözik másoktól nemcsak sajátos, szolgáltatási, rendszerszintű céljukban, hanem különös módon is a tartalom megváltoztatásához. A program tartalmát csak vészhelyzet esetén lehet megváltoztatni, mivel ebben az esetben bármilyen hiba veszélyezteti a számítógép zavarását, a memória tartalmának megrongálódását és a memória tartalmának megromlását.
A köteg részletesebben a következő részben kerül ismertetésre.