link840 link841 link842 link843 link844 link845 link846 link847 link848 link849 link850 link851 link852 link853 link854 link855 link856 link857 link858 link859 link860 link861 link862 link863 link864 link865 link866 link867 link868 link869 link870 link871 link872 link873 link874 link875 link876 link877 link878 link879 link880 link881 link882 link883 link884 link885 link886 link887 link888 link889 link890 link891 link892 link893 link894 link895 link896 link897 link898 link899 link900 link901 link902 link903 link904 link905 link906 link907 link908 link909 link910 link911 link912 link913 link914 link915 link916 link917 link918 link919 link920 link921 link922 link923 link924 link925 link926 link927 link928 link929 link930 link931 link932 link933 link934 link935 link936 link937 link938 link939 link940 link941 link942 link943 link944 link945 link946 link947 link948 link949 link950 link951 link952 link953 link954 link955 link956 link957 link958 link959 link960 link961 link962 link963 link964 link965 link966 link967 link968 link969 link970 link971 link972 link973 link974 link975 link976 link977 link978 link979

PersCom — Компьютерная Энциклопедия Компьютерная Энциклопедия

Базовая организация ЭВМ

Процессор. Основные компоненты и их назначение

Центральный процессор компьютера (Central Processor Unit, CPU) осуществляет основные действия по выполнению команд. В нём можно выделить несколько составляющих частей:

Элементы, составляющие процессор:

  1. декодер команд;
  2. арифметико-логическое устройство (АЛУ), выполняющее действия над операндами;
  3. регистры для хранения данных, адресов и служебной информации;
  4. устройство для формирования (вычисления) адресов операндов;
  5. устройство управления.

- Устройство управления (УУ)- управляет процессором последовательной выборки, декодирования и исполнения команд программы, хранимой в памяти. УУ формирует временную диаграмму работы всех узлов процессора. Часть регистров также можно отнести к УУ.

- Устройство формирования адресов операндов — вычисляет адрес, по которому произойдёт очередное обращение к участку памяти, содержащему операнд.

- АЛУ — комбинационное логическое устройство, имеющее два (многоразрядных) входа (на которые подаются два слова сходных операндов), на выходе АЛУ формируется результат операций, которые процессор выполняет над операндами, таких, как сложение, умножение и т.п. Минимальный набор операций (машина Фон-Неймана), которые должно выполнять АЛУ, включает операции сложения, инверсии и логического "И", все остальные операции можно получить на базе этих.

- Регистры. Минимальный набор регистров, необходимый для функционирования процессора включает следующие регистры:

-- Аккумулятор — хранит результат операций, часто имеет удвоенною. длину по сравнению с разрядностью процессора (для хранения результатов операций умножения и сдвига).

-- Счётчик команд — содержит адрес следующей команды.

-- Регистр адреса — содержит адрес операнда, используется при косвенной адресации.

-- Регистр флагов (состояния и управления) — содержит код, характеризующий результаты предыдущих операций, а так же информацию о текущем состоянии центрального процессора компьютера.

Рисунок. Регистры процессора MC68HC05

центральный процессор компьютера

- Регистровый файл — набор однотипных регистров.

Каждый процессор имеет свой набор регистров. Можно выделить две группы процессоров: с регистрами общего назначения и со специализированным набором регистров (Пример IntelX86). В первом случае все регистры регистрового файла одинаковы и их можно использовать произвольно в командах. Во втором — за каждым регистром закреплена своя функция, и использование регистров в командах оговорено в формате каждой команды. Однако, процессоры с регистровыми файлами требуют большие аппаратные затраты на организацию связи между регистрами.

Рисунок. Регистры процессоров MC68xxx и Intel X86

центральный процессор компьютера

центральный процессор компьютера

Модель процессора для программиста — набор регистров, форматы команд, способы адресации, организация памяти и др. Можно рассматривать регистровую модель процессора — набор регистров, их форматы и способы работы с ними.

- на пользовательском уровне (регистры общего назначения и флагов)

- на системном уровне (регистры управления процессором и организации памяти, элементы организации прерываний и прямого доступа к памяти (ПДП)).

Вычислительное ядро (Core) — этим термином обозначают совокупность элементов процессора, необходимых для выполнения команды.

Переферийные устройства — устройства, внешние по отношению к связке "процессор-память".

Устройства ввода-вывода — часть переферийных устройств, предназначенная для связи ЭВМ с "внешним миром".