Тема: Структури універсальних, функціонально-орієнтованих і спеціалізованих процесорів. Мікропроцесори

Структура процесора стане зрозумілої, якщо задуматися над тим, які операції йому потрібно виконувати при обробці машинної команди.

• Витяг команди — процесор зчитує команду з пам'яті.

• Інтерпретація команди — процесор розшифровує команду і визначає, які операції йому потрібно виконати.

• Витяг даних — для виконання команди може знадобитися прочитати дані з пам'яті чи з модуля вводу-виводу.

• Обробка даних — виконання команди може зажадати перетворення даних, тобто виконання над ними визначених арифметичних чи логічних операцій.

• Запис даних — якщо в процесі виконання команди дані були змінені, результат необхідно десь зафіксувати. Зокрема, результат може бути записаний у пам'ять чи переданий у модуль вводу-виводу.

Щоб виконати перераховані операції, процесору необхідні певні засоби тимчасового збереження інформації. Йому потрібно пам'ятати, де знаходиться виконувана команда, і тоді можна буде визначити, відкіля вибрати наступну. Йому потрібно зберігати коди команд і даних під час їхньої обробки. Іншими словами, процесор має потребу у власній внутрішній пам'яті.

На мал. 3.1 представлена спрощена структурна схема процесора, на якій видно, як він взаємодіє з іншими компонентами комп'ютера через системну магістраль. Аналогічний інтерфейс, повинні мати усі взаємодіючі компоненти комп'ютера, адже головними структурними компонентами процесора є арифметичний і логічний пристрій (АЛП) і пристрій (або вузол) керування (ПК). На АЛП покладаються власне обчислення, тобто перетворення інформації, а ПК керує як потоком даних і команд, що надходять у процесор і виходять з нього, так і порядком виконання операцій в АЛП. Крім того, на цій схемі показана і внутрішня пам'ять процесора — набір регістрів.

Більш детальна схема процесора представлена на мал. 3.2. На ній позначені шляхи передачі даних і сигналів керування, включаючи і структурний компонент, позначений як внутрішня магістраль ЦП. По цій магістралі дані передаються між регістрами й АЛП, оскільки АЛП може оперувати тільки з даними, що зберігаються в регістрах. На цій же схемі показана і типова структура АЛП. Зверніть увагу на певну схожість структури комп'ютера в цілому й одного з його компонентів — центрального процесора. В обох схемах кілька основних компонентів зв'язуються між собою через магістраль.