Состав и основные функции ЦП

⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 9Следующая ⇒

П – совокупность УУ, АЛУ и связанных с ними триггеров и регистров. Он организует процесс обработки информации путем выборки и последующего выполнения команд программы, находящейся в памяти ЭВМ. Различают следующие виды процессоров:

- центральный;

- специальный;

- ввода - вывода;

- передачи данных;

- коммуникационный.

Основные функции ЦП:

1. дешифрирование кода и выполнение команд;

2. инициализация и контроль работы процессов ВВ;

3. прием и обработка сигналов прерывания.

Структурная схема ЦП.

Фон неймановская модель ЭВМ. Благодаря её простоте и большой гибкости при управлении вычислительным процессом самых первых образцов ЭВМ она является доминирующей. В последние годы, стремясь достигнуть существенного повышения производительности ЭВМ, конструкторы, в ряде случаев, отходят от этой модели. Возможности построения ЭВМ с отдельными модулями памяти и шинами передачи и хранения команд и данных, допускающие параллельные во времени извлечение их из памяти и передачу по шинам привела к построению новой модели. Такая модель получила название гарвардской, т.к. впервые реализована в гарвардском университете, в 1944 г., на релейной вычислительной машине. Основные функциональные блоки:

· АЛУ. Предназначено для выполнения арифметических и логических операций над операндами, поступающими из ОЗУ или РОН, под действием управляющих сигналов ЦУУ. Имеет в своем составе несколько регистров, предназначенных для хранения операндов в процессе выполнения вычислительных операций и функционирования схемы, для выполнения преобразований операндов при передаче их из одного регистра в другой.

· УУ. Предназначено для формирования распределенных во времени и пространстве последовательности управляющих сигналов. Обеспечивает выборку очередной команды из памяти, дешифрирования кода команды, формирования адресов операндов, выборку их из памяти, передачу операндов в АЛУ (где выполняется операция соответствующая коду операции), передачу полученного в АЛУ результата операции в память или аккумулятор, инициализацию операций ВВ, организацию реакции П на запросы прерывания.

· Блок управляющих регистров. Предназначен для временного хранения управляющей информации. Он содержит счетчики, регистры и управляющие триггеры, участвующие в управлении вычислительным процессом.

· РОН. Местная память, предназначенная, для хранения результатов операций из АЛУ и повышения быстродействия и логических возможностей П. Регистры этого блока указываются в командах программы путем укороченной регистровой адресации, и служит для хранения операндов в качестве аккумуляторов (регистров результатов операции), базовых и индексных регистров, указателя стека, вершины стека и т.д. Эта память выполняется главным образом в виде быстродействующих полупроводниковых ЗУ.

· Блок связи с ОП или интерфейс П. Организует обмен информации ЦП с ОЗУ, каналами, ПУ и внешними устройствами по отношению к ЭВМ (другие ЭВМ, приборы контролирующие ТП).

· Блок прерываний. Обеспечивает реакцию ЦП на запросы прерывания, поступающих от внешних источников. Прерывание – основной элемент реализации мультипрограммной работы. Прерывание программы – способность ЭВМ, при возникновении определенной ситуации, прервать выполнение текущей программы, запомнить её состояние и передать управление программе реализующей реакцию ЭВМ на конкретное прерывание.

· Блок контроля и диагностики. Обнаруживает сбои и отказы в функционировании аппаратуры ЭВМ.

· Блок защиты памяти. Предотвращает несанкционированный доступ к программам и данным, памяти.

Процессор – является устройством, которое непосредственно осуществляет процесс обработки данных и программное управление этим процессом. ЦП дешифрирует и выполняет команды программы, организует обращение к ОЗУ, в необходимых случаях инициирует работу ПУ, воспринимает и обрабатывает запросы на прерывание, поступающие от различных устройств ЭВМ и внешней среды.

Запросы на прерывание. Выполнение команды может быть разделено на мелкие этапы – микрооперации – во время которых выполняются определенные элементарные действия. Конкретный состав микроопераций и последовательность их выполнения определяется системой команд, логической структурой и особенностями конкретной ЭВМ. Для определения временных соотношений между различными операциями или их этапами используется понятие машинный такт. Границы тактов задаются синхросигналами, которые вырабатываются специальной схемой – генератором синхросигналов. В соответствии с этим устанавливается следующая реализация алгоритмов в процессоре:

Программа – команда – микрооперация. Все возможные преобразования дискретной информации могут быть сведены к видам:

1. передача информации в пространстве (из одного блока в другой);

2. передача информации во времени (хранение);

3. логические;

4. арифметические.

Т.к. ЭВМ является универсальным преобразователем цифровой информации, то она выполняет все эти виды преобразований. Программа – представляет собой алгоритм обработки информации, записанной виде интегрированной последовательности команд, которые должны быть выполнены ЭВМ для формирования результатов реализации алгоритма. Команда – код, определяющий операцию и данные в ней участвующие. В ней содержатся не сами операнды, а информация об адресах в памяти. Команда состоит из операционной и адресной части. Структура команды определяется составом, назначением и расположением полей в команде. Форматом команды называют её структуру с разметкой номеров разрядов, определяющих границы отдельных полей команды.

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 567 8 9 Следующая ⇒