Упрощенная внутренняя структура процессора - раздел Математика, Арифметические основы вычислительных машин 2 Упрощенно Структуру Микропроцессора Можно Представить В Следующем Виде (Рис. ...
Упрощенно структуру микропроцессора можно представить в следующем виде (Рис. …).
Рисунок Упрощенная структура процессора
В общих чертах работа процессора выглядит следующим образом:
В регистре, счетчика команд, хранится адрес команды, которую необходимо выполнить. Устройство управления читает этот регистр и выдает на шину адреса адрес необходимый для чтения кода команды из памяти. Команда сохраняется в специальном регистре команды, где она хранится все время ее выполнения.
Из регистра команды ее код поступает в дешифратор команды и затем в устройство управления, которое в зависимости от поступившей команды либо сразу переходит к ее выполнению, либо считывает данные или адрес, расположенные сразу после кода команды и необходимые для ее выполнения.
Непосредственное выполнение инструкции производится арифметико-логическим устройством (АЛУ). На входы АЛУ могут подаваться обрабатываемые данные из памяти или из внутренних регистров. Результат выполнения инструкции сохраняется в одном из регистров или в памяти. Кроме этого выполнение инструкции всегда изменяет регистр счетчика команд и (не для всех инструкций) регистр флагов, каждый бит которого содержит информацию о результате выполнения последней команды.
Основные функции показанных узлов следующие.
Арифметико-логическое устройство (АЛУ, англ. Arithmetic And Logic Unit, ALU)) предназначено для обработки информации в соответствии с полученной процессором командой. Примерами обработки могут служить логические операции (типа логического «И», «ИЛИ», «Исключающего ИЛИ» и т.д.) то есть побитные операции над операндами, а также арифметические операции (типа сложения, вычитания, умножения, деления и т.д.). Над какими кодами производится операция, куда помещается ее результат — определяется выполняемой командой. Если команда сводится всего лишь к пересылке данных без их обработки, то АЛУ не участвует в ее выполнении. АЛУ имеет свои собственные внутренние регистры. Разрядность регистров АЛУ называется внутренней разрядностью процессора, которая может не совпадать с внешней разрядностью.
В принципе АЛУ умеет только суммировать разряды. Все остальные арифметические действия сводятся к арифметической операции суммирования, логическим операциям сдвига при умножении и делении (Заметим, что сдвиг влево на 1 разряд соответствует умножению на два, а сдвиг вправо на один разряд - целочисленному делению на два.). Вычитание заменяется суммированием в дополнительном коде. Разберем, как работает АЛУ на примере инструкции суммирования. Порядок работы следующий: слагаемые размещаются во внутренних регистрах АЛУ. Старший разряд резервируется для знака числа и называется знаковым, все остальные будут называться числовыми. (Напоминаем, что для представления отрицательного числа используется дополнительный код) Слагаемые складываются по правилам сложения двоичных чисел. При этом знаковые разряды участвуют в вычислениях наряду с числовыми.
Приведем несколько примеров. Для упрощения будем рассматривать АЛУ с 8 разрядными регистрами.
Системы счисления... Двоичное представление чисел... Шестнадцатеричное представление чисел Перевод целых чисел из одной системы счисления в другую...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Упрощенная внутренняя структура процессора
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Двоичное представление чисел
Все компьютеры используют для хранения информации двоичную систему. Это значит, что каждый элемент хранимой информации может иметь только два состояния. Эти состояния обозначаются как «включен» и «
Шестнадцатеричное представление чисел
Шестнадцатеричное представление чисел – это система исчисления по основанию 16. Каждая цифра в числе может иметь значение от 0 до 15. Каждый разряд в числе является степенью 16. Шестнадцатеричное п
Представление целых чисел со знаком
Для представления как положительных так и отрицательных чисел используется так называемый дополнительный код –наиболее распространенный способ представления отрицательных целых чис
Представление целых чисел
Целые числа могут представляться в компьютере со знаком или без знака.
Целые числа без знака обычно занимают в памяти один или два байта и принимают в однобайтовом формате значения от 0000
Представление вещественных чисел
Вещественные числа в компьютерах различных типов записываются по-разному. При этом компьютер обычно предоставляет программисту возможность выбора из нескольких числовых форматов наиболее подходящег
Принципы фон Неймана
В основу построения подавляющего большинства компьютеров положены следующие общие принципы, сформулированные Джоном фон Нейманом еще в 1945 г.
1. Принцип программного управления
Упрощенная архитектура компьютера
В основу архитектуры современных персональных компьютеров положен магистрально-модульный принцип. Модульный принцип подразумевает организацию компьютера на основе функциональных мо
Система команд
Система команд (язык) это конкретной вычислительной машины (машинный язык), который интерпретируется непосредственно микропроцессором.
«Слова» машинного языка называются машинными
Предварительные сведенья о шинах
Еще раз остановимся на магистрали связывающей в нашей упрощенной схеме процессор и память. Это необходимо, так как характеристики этой шины во многом определяются характеристиками процессора, котор
Процессоры x86
Несмотря на то, что общие принципы работы характерны для всех процессоров, мы будем в дальнейшем иметь в виду наиболее распространенную и, самое главное, наиболее востребованную при проектировании
Математические сопроцессоры
Арифметико-логические устройства, рассмотренные в предыдущем разделе могут работать только с целыми числами. Так, например, в результате деления 3 на 2 мы получим 1. Для проведения математических р
Краткие сведенья о технологии производства процессоров
Производство большинства процессоров основано на технологии фотолитографии. В этом процессе на обработанную кремниевую подложку помещается «маска», повторяющая изображения элементов и проводников,
Параметры, характеризующие процессор
Для каждого поколения процессоров будем указывать следующие параметры:
- Разрядность шины адреса –определяет адресное пространство процессора,
-
Краткое описание процессоров
Краткая информация по процессорам в сведена в таблицу 1.
Таблица 2 Эволюция процессоров х86.
Поколение
Наименование
Год вы
For ia := 0 to 4 do
ib := ib + ia;
end;
При компиляции этого цикла в машинный код он преобразуется в такую последовательность команд:
004D998 mov w
Последовательные и параллельные шины
По способу передачи сигнала все шины можно разделить на последовательные и параллельные.
Основным отличием параллельных шин от последовательных является с
Прерывания
Поясним понятие прерывание появившееся при рассмотрении шины управления. Прерывание это сигнал, сообщающий процессору о наступлении какого-либо события, иными слов
Процессорная шина
Любой процессор обязательно оснащён процессорной шиной, которую для архитектуры x86 принято называть FSB (Front Side Bus). По этой шине передаются данные между процессором и оперативной памятью, а
Шины расширения
Сначала покажем место шин расширения в общей архитектуре компьютера. В самом примитивном виде архитектура компьютера была показана на рис … (Упрощенная архитектура компьютера), покажем теперь архит
Интерфейс устройства
Разберем, как именно устройства подключаются к шине. Большинство адаптеров персонального компьютера, выполненных в виде отдельных плат расширения, используют как минимум один из следующих системных
Эволюция и разновидности шин
Теперь рассмотрим эволюцию и характеристики шин расширения, через которые подключаются разнообразные устройства, расширяющие возможности компьютера (сетевая карта, звуковая карта и пр.).
Д
ISA -16
В 1984 году шина была усовершенствована — стала способной передавать 16-бит данных за такт, увеличена тактовая частота до 8 МГц, пропускная способность выросла до 5.3 Мб/сек, размер адресуемой памя
PCI Express
Интерфейс PCI Express (PCI-E) использует концепцию PCI, однако физическая их реализация кардинально отличается. На физическом уровне PCI Express представляет собой не шину, а некое подобие сетевого
Интерфейс RS-232
Стандарт на последовательный интерфейс RS-232 был опубликован в 1969 г. До недавнего времени последовательный интерфейс использовался для широкого спектра периферийных устройств (плоттеры, принтеры
Интерфейс IEEE 1284
Также используются синонимы: параллельный порт, порт принтера, LPT (англ. Line Print Terminal).
В основном используется для подключения к компьютеру принтера, сканера и других внешних устр
Интерфейс IEEE 1394
Последовательная высокоскоростная шина (используются синонимы FireWire, i-Link). Используется в основном для:
- Подключения видео мультимедийных устройств (используется как средство копиро
Интерфейс USB
Спецификация периферийной шины USB (Universal Serial Bus — универсальная последовательная шина) была разработана для подключения компьютерной периферии вне корпуса компьютера с автоматическим авток
Интерфейсы накопителей
Интерфейсы накопителей (жестких дисков и DVD/CD приводов) связывают сам накопитель с контроллером, подключенным к какой-либо внутренней шине, т.е. они занимают некоторое промежуточное положение меж
Компоненты на материнской плате
Основные электронные компоненты, определяющие архитектуру процессора, размещаются на основной плате компьютера, которая называется системной или материнской (MotherBoard). А контроллеры и адаптеры
Новости и инфо для студентов