2. Микропроцессор — это центральный
блок персонального компьютера,
предназначенный для управления
работой всех остальных блоков и
выполнения арифметических и
логических операций над информацией.
3. Микропроцессор выполняет следующие
основные функции:
• чтение и дешифрацию команд из основной памяти;
• чтение данных из основной памяти и регистров
адаптеров внешних устройств;
• прием и обработку запросов и команд от адаптеров
на обслуживание внешних устройств;
• обработку данных и их запись в основную память и
регистры адаптеров внешних устройств;
• выработку управляющих сигналов для всех прочих
узлов и блоков компьютера.
4. В состав микропроцессора входят
следующие устройства.
• 1. Арифметико-логическое устройство предназначено для
выполнения всех арифметических и логических операций над
числовой и символьной информацией.
• 2. Устройство управления координирует взаимодействие
различных частей компьютера. Выполняет следующие
основные функции:
– формирует и подает во все блоки машины в нужные
моменты времени определенные сигналы управления
(управляющие импульсы), обусловленные спецификой
выполнения различных операций;
– формирует адреса ячеек памяти, используемых
выполняемой операцией, и передает эти адреса в
соответствующие блоки компьютера;
– получает от генератора тактовых импульсов обратную
последовательность импульсов.
5. • 3. Микропроцессорная память предназначена для
кратковременного хранения, записи и выдачи информации,
используемой в вычислениях непосредственно в ближайшие
такты работы машины.
• 4. Интерфейсная система микропроцессора предназначена для
связи с другими устройствами компьютера. Включает в себя:
– внутренний интерфейс микропроцессора;
– буферные запоминающие регистры;
– схемы управления портами ввода-вывода и системной
шиной. (Порт ввода-вывода — это аппаратура сопряжения,
позволяющая подключить к микропроцессору , другое
устройство.)
6. • Прерывание — это временный останов
выполнения одной программы в целях
оперативного выполнения другой, в данный
момент более важной.
Контроллер прерываний обслуживает
процедуры прерывания, принимает запрос
на прерывание от внешних устройств,
определяет уровень приоритета этого
запроса и выдает сигнал прерывания в
микропроцессор.
7. Все микропроцессоры можно
разделить на группы:
– микропроцессоры типа CISC с полным
набором системы команд;
– микропроцессоры типа RISC с усеченным
набором системы команд;
– микропроцессоры типа VLIW со
сверхбольшим командным словом;
– микропроцессоры типа MISC с
минимальным набором системы команд
и весьма высоким быстродействием и др.
9. • Однокристальные
микропроцессоры получаются при
реализации всех аппаратных средств
процессора в виде одной БИС или
СБИС (сверхбольшой интегральной
схемы). По мере увеличения степени
интеграции элементов в кристалле и
числа выводов корпуса параметры
однокристальных микропроцессоров
улучшаются.
10. • Для получения многокристального
микропроцессора необходимо
провести разбиение его логической
структуры на функционально
законченные части и реализовать их в
виде БИС (СБИС). Функциональная
законченность БИС многокристального
микропроцессора означает, что его части
выполняют заранее определенные
функции и могут работать автономно.
11. • Многокристальные секционные
микропроцессоры получаются в том
случае, когда в виде БИС реализуются
части (секции) логической структуры
процессора при функциональном
разбиении ее вертикальными
плоскостями. Для построения
многоразрядных микропроцессоров при
параллельном включении секций БИС в
них добавляются средства "стыковки".
13. • Универсальные
микропроцессоры могут быть
применены для решения широкого
круга разнообразных задач. При этом
их эффективная производительность
слабо зависит от проблемной
специфики решаемых задач.
14. • Специализация МП, т.е. его
проблемная ориентация на
ускоренное выполнение
определенных функций позволяет
резко увеличить эффективную
производительность при решении
только определенных задач.
17. • Синхронные микропроцессоры -
микропроцессоры, в которых начало
и конец выполнения операций
задаются устройством управления
(время выполнения операций в этом
случае не зависит от вида
выполняемых команд и величин
операндов).
20. • В одномагистральных
микроЭВМ все устройства имеют
одинаковый интерфейс и
подключены к единой
информационной магистрали, по
которой передаются коды данных,
адресов и управляющих сигналов.
21. • В многомагистральных
микроЭВМ устройства группами
подключаются к своей
информационной магистрали.
Это позволяет осуществить
одновременную передачу
информационных сигналов по
нескольким (или всем) магистралям.
Такая организация систем усложняет
их конструкцию, однако увеличивает
производительность.
23. • В однопрограммных
микропроцессорах выполняется
только одна программа. Переход к
выполнению другой программы
происходит после завершения
текущей программы.
24. • В много- или мультипрограммных
микропроцессорах одновременно
выполняется несколько (обычно
несколько десятков) программ.
Организация мультипрограммной работы
микропроцессорных управляющих систем
позволяет осуществить контроль за
состоянием и управлением большим
числом источников или приемников
информации.
25. Микропроцессор характеризуется:
• 1) тактовой частотой, определяющей максимальное время
выполнения переключения элементов в ЭВМ;
• 2) разрядностью, т.е. максимальным числом одновременно
обрабатываемых двоичных разрядов.
Разрядность МП обозначается m/n/k/ и включает:
• m - разрядность внутренних регистров, определяет
принадлежность к тому или иному классу процессоров;
• n - разрядность шины данных, определяет скорость передачи
информации;
• k - разрядность шины адреса, определяет размер адресного
пространства. Например, МП i8088 характеризуется
значениями m/n/k=16/8/20;
• 3) архитектурой.
26. • Микроархитектура
микропроцессора - это аппаратная
организация и логическая структура
микропроцессора, регистры,
управляющие схемы, арифметико-
логические устройства, запоминающие
устройства и связывающие их
информационные магистрали.
27. • Макроархитектура - это система
команд, типы обрабатываемых
данных, режимы адресации и
принципы работы микропроцессора.
28. Физическая и функциональная
структура микропроцессора
К локальным управляющим схемам относятся:
• блок плавающей запятой,
• модуль предсказания ветвлений,
• модуль преобразования CISC-инструкций во
внутренний RISC-микрокод,
• регистры микропроцессорной памяти (в МП
типа VLIW до 256 регистров),
• регистры кэш памяти 1-го уровня (отдельно для
данных и инструкций),
• шинный интерфейс и многое другое.
29. В состав микропроцессора Pentium обычно
входят следующие физические компоненты:
• Core -- ядро МП;
• Execution Unit -- исполняющий модуль;
• Integer ALU -- АЛУ для операций с целыми числами (с
фиксированной запятой);
• Registers -- регистры;
• Floating Point Unit -- блок для работы с числами с плавающей
запятой;
• Primary Cache -- кэш первого уровня, в том числе кэш данных
(Data Cache) и кэш команд (Code Cache);
• Instruction Decode and Prefetch Unit и Branch Predictor - блоки
декодирования инструкций, опережающего их исполнения и
предсказания ветвлений;
• Bus Interface -- интерфейсные шины, в том числе 64- и 32-
битовая, и выход на системную шину к оперативной памяти.
31. • Операционная часть, содержит
устройство управления (УУ),
арифметико-логическое устройство
(АЛУ) и микропроцессорную
память (МПП) (за исключением
нескольких адресных регистров).
32. • Интерфейсная часть, содержит
адресные регистры МПП; блок
регистров команд -- регистры памяти
для хранения кодов команд,
выполняемых в ближайшие такты;
схемы управления шиной и портами.
33. • Сопроцессор – это обычный
микропроцессор, но не столь
универсальный. Обычно сопроцессор
разрабатывается как специальное
устройство по реализации конкретно
определенной функции. Так
репертуар сопроцессора ограничен,
он может реализовывать выделенные
для него функции как никто другой.
36. В октябре 1985 вышел
первый 32-битный x86-
процессор, Intel 80386,
а в 1986 появились три
новые 32-битные RISC-
архитектуры — MIPS,
SPARC и PA-RISC,
