2. Modułowa budowa komputera
Elementy poszczególnych bloków systemu
mikroprocesorowego umieszczone są
na płycie głównej i montowane na niej
bezpośrednio lub w stosownych
gniazdach (sposób umieszczania
określonych elementów komputera
zmieniał się i zmienia się nadal).

3. Pierwszym modułem systemu
mikroprocesorowego jest CPU, który
przetwarza informacje i steruje
pozostałymi elementami systemu.
Przetwarza on informację, wykonując
wszelkie działania arytmetyczne i
logiczne. Mikroprocesor
montowany jest obecnie na płycie
głównej w odpowiednim gnieździe
umożliwiającym jego łatwą wymianę

4. Nie steruje jednak bezpośrednio pozostałymi
elementami systemu, lecz korzysta z
pomocy skomplikowanych,
specjalizowanych układów, takich jak
przykładowo sterownik pamięci DRAM czy
sterownik magistrali PCI, tworzących
układy sterując płyty głównej komputera.
Układy te zawarte są obecnie jako część
zestawu układów bardzo wielkiej skali
integracji (VLSI) zwanych chipsetami

5. Drugim modułem systemu
mikroprocesorowego jest pamięć
półprzewodnikowa. Składa się ona z 3
elementów:
 Pamięć główna komputera – zbudowana z
pamięci DRAM
 Pamięć ROM – osobny układ
umieszczony bezpośrednio na płycie
głównej
 Pamięć Cache (SRAM) – podręczna
pamięć procesora

6. Ostatni moduł systemu mikroprocesorowego
to układy wejścia wyjścia. (I/O)
Część z tych układów może znajdować
się w chipsetach, a inne mogą być
montowane bezpośrednio na płycie
głównej bądź wreszcie na tak zwanych
kartach rozszerzających

7. Działanie mikroprocesora
Mikroprocesor jest skomplikowanym
automatem, który może wykonywać
kilkaset dosyć prostych czynności - tzn.
rozkazów maszynowych. Każdy rozkaz
ma własny kod, liczbę zapisaną w
jednym lub kilku bajtach. Procesor
pobiera z pamięci kolejne bajty traktując
je jako rozkazy lub dane i wykonuje
zaprogramowane operacje.

8. Podstawowe elementy
mikroprocesora
 układ sterowania i synchronizacji, który
kontroluje pracę procesora i wytwarza
sygnały potrzebne do sterowania
niektórymi elementami komputera
 arytmometr, czyli układ, który wykonuje
operacje arytmetyczne i logiczne (niektóre
procesory mają kilka arytmometrów)
 rejestry, tj. układy pamięci
 wewnętrzne szyny łączące elementy
procesora

9. Podstawowe rejestry
mikroprocesora
 licznik rozkazów - zawiera on adres
następnego rozkazu do wykonania
 rejestr rozkazów - zawiera kod aktualnie
wykonywanego rozkazu
 Akumulator - jest używany w czasie
wykonywania rozkazów arytmetycznych,
logicznych, I/O i in.; niektóre procesory
mają kilka takich rejestrów
 rejestr znaczników - zawiera dodatkowe
informacje o wyniku operacji arytmetyczno-
logicznych, np. "wynik równy zeru"

10. Do budowy systemu komputerowego oprócz
procesora, pamięci i układów I/O potrzeba
kilkunastu innych układów scalonych
pośredniczących między poszczególnymi
elementami systemu, np. buforów i
wzmacniaczy szyn, zegarów, układów
zarządzania pamięcią itd. Niekiedy te
dodatkowe układy umieszcza się razem z
mikroprocesorem w jednym układzie
scalonym.

11. Procesor pobiera z pamięci kod rozkazu
wskazywanego przez licznik rozkazów i umieszcza
go w rejestrze rozkazów. Układ sterowania
dekoduje go i na jego podstawie steruje pracą
rejestrów, układu arytmetyczno-logicznego oraz
wewnętrznych szyn. Wykonanie instrukcji jest
podzielone na kilka faz. Pierwszą fazą jest pobranie
z pamięci kodu. Następnie, jeśli dany rozkaz tego
wymaga pobiera się z pamięci lub rejestrów dane,
tzw. argumenty - sposób uzyskiwania argumentów
nazywa się trybem adresowania. Wreszcie
wykonuje się operacje i wynik umieszcza w jednym
z rejestrów procesora lub w pamięci. Zawartość
licznika rozkazów jest zwiększona, mikroprocesor
pobiera z pamięci następny rozkaz programu.

12. Opisana procedura ulega zmianie, gdy nastąpi tzw.
przerwanie (ang. interrupt). Powoduje je sygnał podany z
urządzenia zewnętrznego do procesora. Przerywa on
wtedy wykonywanie programu. zapamiętana zostaje
zawartość licznika rozkazów i rozpoczyna się
wykonywanie programu obsługi przerwań. Adres tego
programu jest niekiedy ustalony, w innych przypadkach
jest przesyłany przez specjalny układ przerwań. Takie
przerwania są wykorzystywane do współpracy z
urządzeniami I/O. Przerwanie może być także
spowodowane wykonaniem specjalnego rozkazu
maszynowego (przerwanie programowe). Adres programu
obsługi przerwania jest w takim przypadku ustalony.
Przerwania programowe służą zwykle do wywoływania
programów systemu operacyjnego. Po zakończeniu
obsługi przerwania wznawiane jest wykonywanie
przerwanego programu.

13. Wszystkie operacje wykonywane przez
procesor synchronizowane są impulsami
przychodzącymi z zegara. Jedna
instrukcja jest wykonywana w czasie
kilku taktów zegara. Dlatego, gdy jego
częstotliwość jest większa, procesor
pracuje szybciej.

14. Podział rozkazów procesora
 przesłania bajtu lub kilku bajtów z pamięci do rejestrów, z
rejestrów do pamięci lub między rejestrami
 przesłania bajtu lub ciągu bajtów między rejestrami i
układami I/O
 arytmetyczne (dodawanie, odejmowanie, niekiedy
mnożenie i dzielenie - dotyczy tylko liczb całkowitych o
ograniczonej długości, np. 16 bitów)
 logiczne (porównywanie, iloczyn logiczny itd.)
 przetwarzanie ciągu bajtów (tylko proste operacje, np.
przepisywanie lub porównywanie)
 sterujące (tzn. zmieniające zawartość licznika rozkazów,
np. skoki, wywołanie podprogramów, przerwania
programowe)
 sterujące pracą systemu komputerowego, np.
zatrzymanie procesora.

15. Zakres działania niektórych rozkazów jest
ograniczony. W szczególności argumentem
rozkazów arytmetyczno-logicznych może być
zawartość rejestrów procesora. Dotyczy to
szczególnie starszych procesorów. Obecnie
dąży się do tego, by procesor mógł
wykonywać wszystkie operacje na danych
wszystkich typów, odczytywanych z pamięci
lub rejestrów przy zastosowaniu dowolnego
trybu adresowania.

16. Mikroprocesory różnią się między sobą
zbiorem (listą) rozkazów oraz
organizacją rejestrów. Dlatego programy
napisane w języku procesora jednego
typu nie mogą być wykonywane przez
inny mikroprocesor

17. Schemat blokowy mikroprocesora
ALU – jednostka arytmetyczno-logiczna EU – jednostka wykonawcza
IE – rejestr rozkazów DEK – dekoder rozkazów
CU – jednostka sterująca