Procesorul central de calculator
Baza procesorului PC-ului central al microprocesorului (MP), - un dispozitiv de procesare pentru aritmetică și transformări de date logice pentru a organiza și de a avea acces la ADN-urile PO și pentru controlul progresului procesului de calcul. În prezent, există un număr mare de soiuri de microprocesoare, scopuri diferite, funcționalitatea, structura, executie. Cele mai semnificative diferențe între clasificarea cel mai des sunt:
- programare (microprocesoare pentru servere și aplicații high-end, MP pentru calculatoare personale, etc.);
- numărul de biți din unitățile de informații prelucrate (8 biți, 16 biți, 32 de biți, 64 biți, etc.);
- Tehnologia de fabricație (tehnologie 0.5mkm; 0.35mkm; 0.25mkm; 0.18mkm; 0.13mkm; 0.07mkm etc.).
O schemă bloc generalizată a microprocesor x86 pe 32 de biți (seria Pentium) prezentat în ris.15.3.
Convențional, microprocesorul poate fi împărțit în trei părți: o unitate de execuție (unitate de execuție - UE), dispozitivul de interfață cu sistemul de coloana vertebrală (Bus Unitatea de interfață - BIU) și unitatea de comandă cu microprocesor (Unitate de control - CU).
Unitatea de execuție include: o unitate aritmetică (. Cache de date - DATA CACHE cip unitate aritmetică-logică - steaguri ALU înregistrare), registre cu scop general (GPR) EAX, EBX, ECX, EDX; generale ESI înregistrează. EDI. ESP. EBP.
Steagurile înregistrează fiecare bit are un scop strict definit. De obicei steaguri registru biți sunt stabilite de hardware atunci când execută operația următoare în funcție de rezultatul obținut în ALU. In acest fix astfel de proprietăți ale rezultatului rezultat nul, un număr de preaplin negativ bit grila ALU, etc.
Scopul general registrele EAX, EBX, ECX, EDX având o lungime de 32 biți. Fiecare dintre ele este împărțită în două registre de 16 biți, dintre care cel mai mic are numele său propriu (care asigură compatibilitatea cu versiunile pe 16 biți de microprocesoare). Astfel, în registrul EAX conține un registru AX pe 16 biți. registru EBX conținute în BX registru. în ECX - înregistrare CX. în EDX - register DX. Fiecare dintre registrele de 16 biți, la rândul său, este format din două registre de 8 biți, cu numele lor. De exemplu, AH (baterie) este împărțită în AH și AL. Base Register (Base Register) - BX. împărțit în BH și BL. Counter (Count Register) CX include registre CH și CL. registru de date (Registru de Date) DX conține registre DH și DL. Fiecare dintre registrele scurte pot fi utilizate singure sau ca parte dintr-o pereche de registru. Numele condițională (registrul de bază a bateriei, un contor, registru de date) nu limitează utilizarea acestor registre - aceste nume sugerează utilizarea lor cea mai frecventă a aplicației particulare sau a unui anumit registru într-o anumită echipă. Litera „H“, în registrul nume de 8 biți înseamnă superioară (sau mai vechi) registru, litera „L“ - Jr. (adică, octet scăzut al registrului de 16 biți sau registru doi octeți al registrului mai tineri-byte).
Fig. 15.3. O schemă bloc generalizată a unui microprocesor pe 32 de biți
Aceste registre sunt utilizate pentru operațiuni de date, cum ar fi comparații, operații matematice sau scrie date în memorie. Register CX este cel mai des folosit ca un contor buclă.
registre generale - ESP. EBP. ESI. EDI este, de asemenea, pe 32 de biți, care este mai mică jumătate a registrelor disponibile S P, B P, SI, DI.
Unitatea de control cuprinde un microprocesor registre segment. registre ale sistemului și semnalele de comandă de generare unitate de microprocesor.
CS - segmentul de cod al programului de executare în prezent.
DS - segmentul de date al programului executabil, și anume legături string constante, etc.
SS - segmentul de stivă al programului executabil.
ES, FS, GS - segmente suplimentare care nu pot fi utilizate în unele programe.
Sistemul înregistrează GDTR și LDTR sunt registre, globale și tabele de descriptori locali. GDTR are o lungime de 48 de biți, LDTR - 16 biți (de fapt 16 biți - este doar „vizibil“, o parte a acestui registru).
Schema bloc a semnalelor de control de generare unitate de microprocesor prezentat în ris.15.4.
Ea se bazează contra instrucțiuni. ALU, conducta de instrucțiuni și un grup de registre de control, depanare și testare.
Fig. 15.4. Blocul schema bloc generarea semnalelor de control
comandă pe banda rulanta MP păstrează câteva comenzi, ceea ce permite efectuarea de programare liniară pentru a combina pregătirile pentru următoarea comandă pentru punerea în aplicare a curentului. Comenzile din comanda primită cu linia de transport interior microprocesor și acumulat în cache-ul de instrucțiuni. Și unitatea prefetch predicție efectuează tranziție să difuzeze instrucțiuni x86 RISC -command, prezice secvența de execuție de instrucțiuni și direcționează secvența recepționată a comenzilor din conducta de instrucțiuni corespunzătoare ramură (U, V, ...). Fiecare transportor are un tampon de comandă (FIFO stiva de memorie de tip), de la care comenzile sunt emise în registrul de instrucțiuni corespunzătoare pentru executare.
Registrele de control - CR0, CR1, CR2, CR3, - având o lungime de 32 biți. Aceste registre sunt setate în modul de funcționare a procesorului (normal, protejat, etc.), de control de alocare de memorie paginal, etc. Acestea sunt disponibile numai pentru programe privilegiate. Cel mai mic dintre registrul CR0 este folosit ca cuvântul de stare mașinii.
set de instrucțiuni microprocesor
Toate instrucțiunile de program sunt executate secvențial, echipa din spatele echipei, în ordinea în care acestea sunt înregistrate în memoria calculatorului (ordinea naturală a echipelor). Această procedură este tipic pentru programele liniare. și anume Programele care nu conțin ramuri.
Familia Intel de microprocesoare, de la 8086 și până la ultimele modele Pentium, are un set de instrucțiuni de bază, care include următoarele grupe:
comenzi de transfer de date:
- de bază (adunare, scădere, înmulțire, împărțire);
- Suplimentar (INS, CER și colab.);
Elementele de interacțiune în microprocesor
Din operațiuni în instrucțiunea de înregistrare standuri opcode. care intră în unitatea de execuție UU pentru generarea semnalelor de control, reglaj cu microprocesor pentru a efectua operația dorită.