024

159 views
89 views

Published on

0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
159
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
2
Actions
Shares
0
Downloads
0
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

024

  1. 1. Лекция №9-1031.05.13
  2. 2. Микропроцессор — это центральный блокперсонального компьютера,предназначенный для управления работойвсех остальных блоков и выполненияарифметических и логических операцийнад информацией.
  3. 3. Большинство современных процессоровдля ПК основаны на циклическомциклическомпроцессепроцессе последовательной обработкиинформации, изобретённого Джоном фонНейманом.
  4. 4. Скорость перехода от одногоэтапа цикла к другому определяется тактовымтактовымгенераторомгенератором.Тактовый генератор вырабатывает импульсы,служащие ритмом для центрального процессора.Частота тактовых импульсов называетсятактовой частотой.
  5. 5. 1. Процессор выставляет число, хранящееся в регистре счётчикакоманд, на шину адреса, и отдаёт памяти команду чтения;2. Выставленное число является для памяти адресом; память,получив адрес и команду чтения, выставляет содержимое,хранящееся по этому адресу, на шину данных, и сообщает оготовности;3. Процессор получает число с шины данных, интерпретирует егокак команду (машинную инструкцию) из своей системы команд иисполняет её;4. Если последняя команда не является командой перехода,процессор увеличивает на единицу (в предположении, что длинакаждой команды равна единице) число, хранящееся в счётчикекоманд; в результате там образуется адрес следующей команды;5. Снова выполняется п. 1.Данный цикл выполняется неизменно, и именно он называется процессом (откуда и произошло название устройства).
  6. 6. 1. чтение и дешифрация команд из основнойпамяти;2. чтение данных из основной памяти и регистровадаптеров внешних устройств;3. прием и обработка запросов и команд отадаптеров на обслуживание внешних устройств;4. обработка данных и их запись в основную памятьи регистры адаптеров внешних устройств;5. выработка управляющих сигналов для всехпрочих узлов и блоков компьютера.
  7. 7. 1. Арифметико-логическое устройство;2. Устройство управления;3. Микропроцессорная память;4. Интерфейсная система микропроцессора.
  8. 8. Арифметико-логическое устройство (АЛУ)предназначено для выполненияарифметических и логических операцийпреобразования информации.Функционально в простейшем варианте АЛУсостоит из двух регистров, сумматора исхем управления (местного устройствауправления).
  9. 9.  Сумматор — вычислительная схема, выполняющаяпроцедуру сложения поступающих на ее входдвоичных кодов; сумматор имеет разрядностьдвойного машинного слова. Регистры — быстродействующие ячейки памятиразличной длины: регистр 1 имеет разрядностьдвойного слова, а регистр 2 — разрядность слова. Схемы управления принимают по кодовым шинаминструкций управляющие сигналы от устройствауправления и преобразуют их в сигналы дляуправления работой регистров и сумматора АЛУ.
  10. 10. АЛУ выполняет арифметические операции«+», «–», «×» и «÷» только над двоичнойинформацией с запятой, фиксированнойпосле последнего разряда, то есть тольконад целыми двоичными числами.Выполнение операций над двоичнымичислами с плавающей запятой и наддвоично-кодированными десятичнымичислами осуществляется с привлечениемматематического сопроцессора или поспециально составленным программам.
  11. 11. Устройство управления координируетвзаимодействие различных частей компьютера.Выполняет следующие основные функциифункции: формирует и подает во все блоки машины в нужныемоменты времени определенные сигналыуправления (управляющие импульсы),обусловленные спецификой выполнения различныхопераций; формирует адреса ячеек памяти, используемыхвыполняемой операцией, и передает эти адреса всоответствующие блоки компьютера; получает от генератора тактовых импульсовобратную последовательность импульсов.
  12. 12.  регистр команд — запоминающий регистр, в которомхранится код команды:код выполняемой операции (КОП) и адреса операндов,участвующих в операции. Регистр команд расположен винтерфейсной части МП, в блоке регистров команд; дешифратор операций — логический блок,выбирающий в соответствии с поступающим из регистракоманд кодом операции (КОП) один из множестваимеющихся у него выходов; постоянное запоминающее устройство (ПЗУ)микропрограмм хранит в своих ячейках управляющиесигналы (импульсы), необходимые для выполнения вблоках ПК процедур обработки информации.
  13. 13.  узел формирования адреса (находится винтерфейсной части МП) — устройство,вычисляющее полный адрес ячейки памяти(регистра) по реквизитам, поступающим изрегистра команд и регистров МПП; кодовые шины данных, адреса иинструкций — часть внутреннейинтерфейсной шины микропроцессора.
  14. 14.  Микропроцессорная память предназначена длякратковременного хранения, записи и выдачиинформации, используемой в вычисленияхнепосредственно в ближайшие такты работымашины.Микропроцессорная память строится нарегистрах и используется для обеспечениявысокого быстродействия компьютера, так какосновная память не всегда обеспечиваетскорость записи, поиска и считыванияинформации, необходимую для эффективнойработы быстродействующего микропроцессора
  15. 15. Все регистры можно разделить на четырегруппы:1.универсальные регистры: АХ, ВХ,СХ, DX;2.сегментные регистры: CS, DS, SS,ES;3.регистры смещения: IP, SP, BP, SI,DI;4.регистр флагов: FL.
  16. 16. Регистры АХ, ВХ, СХ и DX являютсяуниверсальными (их часто называютрегистрами общего назначения — РОН);каждый из них может использоваться длявременного хранения любых данных, приэтом позволено работать с каждымрегистром целиком, а можно отдельно и скаждой его половиной
  17. 17.  регистр АХ — регистр-аккумулятор, через его портыосуществляется ввод-вывод данных в МП, а привыполнении операций умножения и деления АХиспользуется для хранения первого числа, участвующегов операции (множимого, делимого), и результатаоперации (произведения, частного) после ее завершения; регистр ВХ часто используется для хранения адресабазы в сегменте данных и начального адреса поля памятипри работе с массивами; регистр СХ — регистр-счетчик, используется как счетчикчисла повторений при циклических операциях; регистр DX используется как расширение регистра-аккумулятора при работе с 32-разрядными числами и привыполнении операций умножения и деления,используется для хранения номера порта при операцияхввода-вывода и т. д.
  18. 18. Регистры сегментной адресации CS, DS, SS, ESиспользуются для хранения начальныхадресов полей памяти (сегментов), отведенныхв программах для хранения: команд программы (сегмент кода — CS); данных (сегмент данных — DS); стековой области памяти (сегмент стека — SS); дополнительной области памяти данных примежсегментных пересылках (расширенныйсегмент — ES), поскольку размер сегмента вреальном режиме работы МП ограниченвеличиной 64 Кбайт.
  19. 19. Регистры смещений (внутрисегментной адресации) IP, SP, BP,SI, DI предназначены для хранения относительных адресовячеек памяти внутри сегментов (смещений относительноначала сегментов): регистр IP (Instruction Pointer) - смещение адреса текущейкоманды программы; регистр SP (Slack Pointer) смещение вершины стека(текущего адреса стека); регистр BP (Base Pointer) — смещение начального адресаполя памяти, непосредственно отведенного под стек; регистры SI, DI (Source Index и Destination Indexсоответственно) предназначены для хранения адресовиндекса источника и приемника данных при операциях надстроками и им подобных.
  20. 20. Регистр флагов F содержит условные одноразрядныепризнаки-маски, или флаги, управляющиепрохождением программы в ПК; флаги работаютнезависимо друг от друга, и лишь для удобства онипомещены в единый регистр.Всего в регистре содержится 9 флагов: 6 из нихстатусные, они отражают результаты операций,выполненных в компьютере (их значенияиспользуются, например, при выполнении командусловной передачи управления — команд ветвленияпрограммы), а 3 других — управляющие,непосредственно определяют режим исполненияпрограммы.
  21. 21. Статусные флаги:• CF (Carry Flag) — флаг переноса. Содержит значение «переносов» (0или 1) из старшего разряда при арифметических операциях инекоторых операциях сдвига и циклического сдвига;• PF (Parity Flag) — флаг четности. Проверяет младшие восемь битоврезультатов операций над данными. Нечетное число единичныхбитов приводит к установке этого флага в 0, а четное — в 1;• AF (Auxiliary Carry Flag) — флаг логического переноса в двоично-десятичной арифметике. Вспомогательный флаг переносаустанавливается в 1, если арифметическая операция приводит кпереносу или заему четвертого справа бита однобайтового операнда.Этот флаг используется при арифметических операциях над двоично-десятичными кодами и кодами ASCII;• ZF (Zero Flag) — флаг нуля. Устанавливается в 1, если результатоперации равен нулю; если результат не равен нулю, ZF обнуляется;• SF (Sign Flag) — флаг знака. Устанавливается в соответствии со знакомрезультата после арифметических операций: положительныйрезультат устанавливает флаг в 0, отрицательный — в 1;• OF (Overflow Flag) — флаг переполнения. Устанавливается в 1 приарифметическом переполнении: если возник перенос в знаковыйразряд при выполнении знаковых арифметических операций, есличастное от деления слишком велико и переполняет регистррезультата и т. д.
  22. 22. Управляющие флаги:• TF (Trap Flag) — флаг системного прерывания(трассировки). Единичное состояние этого флагапереводит процессор в режим пошаговоговыполнения программы (режим трассировки);• IF (Interrupt Flag) флаг прерываний. При нулевомсостоянии этого флага прерывания запрещены, приединичном — разрешены;• DF (Direction Flag) — флаг направления.Используется в строковых операциях для заданиянаправления обработки данных. При нулевомсостоянии флага команда увеличивает содержимоерегистров SI и DI на единицу, обусловливаяобработку строки «слева направо»; при единичном- «справа налево».
  23. 23. Интерфейсная часть МП предназначена для связи исогласования МП с системной шиной ПК, а такжедля приема, предварительного анализа командвыполняемой программы и формирования полныхадресов операндов и команд.Интерфейсная часть включает в свой состав: адресные регистры МПП; узел формирования адреса; блок регистров команд, являющийся буферомкоманд в МП; внутреннюю интерфейсную шину МП; схемы управления шиной и портами ввода-вывода.
  24. 24.  Порты ввода-вывода - это пункты системного интерфейса ПК,через которые МП обменивается информацией с другимиустройствами. Всего портов у МП может быть 65 536 (равно количествуразных адресов, которые можно представить числом формата«слово»). Каждый порт имеет адрес — номер порта; посуществу, это адрес ячейки памяти, являющейся частьюустройства ввода-вывода, использующего этот порт, а нечастью основной памяти компьютера. Порту устройства соответствуют аппаратура сопряжения и дварегистра памяти - для обмена данными и управляющейинформацией. Некоторые внешние устройства используют и основную памятьдля хранения больших объемов информации, подлежащейобмену. Многие стандартные устройства (НЖМД, НГМД,клавиатура, принтер, сопроцессор и т. д.) имеют постояннозакрепленные за ними порты ввода-вывода.
  25. 25. Схема управления шиной и портамивыполняет следующие функции: формирование адреса порта иуправляющей информации для него(переключение порта на прием илипередачу и т. д.); прием управляющей информации отпорта, информации о готовности порта иего состоянии; организация сквозного канала всистемном интерфейсе для передачиданных между портом устройства ввода-вывода и МП.
  26. 26. Все микропроцессоры можно разделитьна группы: микропроцессоры типа CISC с полнымнабором системы команд; микропроцессоры типа RISC с усеченнымнабором системы команд; микропроцессоры типа VLIW сосверхбольшим командным словом; микропроцессоры типа MISC сминимальным набором системы команд ивесьма высоким быстродействием и др.

×