Основные стадии выполнения команд

Процесс выполнения команды состоит из двух этапов: выборка и выполнение.

Цикл процессора – цикл выборки и выполнения команды.

Выборка начинается со считывания из счетчика команд номера ячейки ОЗУ, содержащей код команды. После считывания содержимое счетчика команд сразу увеличивается на 1. Номер ячейки ОЗУ передается через регистр адреса памяти и адресную шину в дешифратор ОЗУ.

Дешифратор ОЗУ выбирает ячейку ОЗУ, содержащую код команды. Код команды считывается из ОЗУ и через шину данных передается в регистр данных памяти. Из регистра данных памяти код команды передается в регистр команд, где он хранится до конца выполнения команды, и передается в АЛУ. АЛУ анализирует код команды и, если не нужно дополнительного обращения к памяти, переходит к выполнению.

Если же нужно дополнительное обращение к памяти, то МП переходит ко второму машинному циклу, который также начинается с выборки. МП запрашивает в ОЗУ дополнительные данные и выполняет команды.

Команды могут выполняться за 1 или несколько машинных циклов. В каждом машинном цикле происходит только одно обращение к памяти. Выполнение команды происходит под управлением сигналов, вырабатываемых устройством управления. При выполнении команды АЛУ взаимодействует с РОН. РОН используются для кратковременного хранения операндов и результатов.

Затраты времени на выполнение одной команды можно определить, умножая число тактов синхронизации, необходимых для выполнения команды, на период синхронизации. Это время можно выразить в виде суммы базового времени выполнения (которое зависит от команды и режима адресации) и времени вычисления эффективного адреса, если привлекается операнд из памяти. Базовое время выполнения предполагает, что выполняемая команда уже выбрана и находится в очереди команд. В противном случае требуется учесть дополнительные такты синхронизации, необходимые для выборки команды.

СисТемная шина

Шины

Многие компоненты ПК, к которым, в первую очередь, отно­сятся процессор, память и периферийные устройства, должны быть соединены друг с другом линиями передачи электрических сигналов. В этом и заключается предназначение шины. Она со­стоит из определенного числа линий (проводов), которые в соот­ветствии с выполняемыми ими функциями называются линиями данных, управления или адресными линиями. Группы линий, выполняющих одинаковые функции, обычно также называют шинами с указанием выполняемой ими функции (шины данных, управления, адресная шина), выделяя их для удобства из полной системной шины.

Системная шина – основная интерфейсная система компьютера, обеспечивающая сопряжение и связь всех его устройств между собой.

Системная шина состоит из шины данных, адреса и управления.

Основной функцией системной шины является переда­ча информации между микропроцессором и осталь­ными электронными компонентами компьютера. По этой шине осуществляется также адресация устройств и происхо­дит обмен специальными служебными сигналами.

Информация передается по шине в виде групп битов. В состав шины для каждого бита слова может быть предусмотрена отдельная линия (параллельная шина), или все биты слова могут последовательно во времени использовать одну линию (последовательная шина).

Передачей информации по шине управляет процессор или специально выделенный для этого узел, называемый ар­битром шины (в многопроцессорных системах).

Важнейшими характеристиками шины являются ширина (раз­рядность), т.е. число линий данных, и частота, кото­рые непосредственно влияют в совокуп­ности на производительность, измеряемую в мегабайтах в секунду.

Пользователь ПК «общается» с шиной через посредничество гнезд расши­рения, вставляя в эти гнезда различные платы (графические, звуковые, сетевые и т. д.). Хотя за время, истекшее с момента по­явления первого ПК, было разработано довольно много типов шин и связанных с ними гнезд расширения, все они разрабатыва­лись в рамках определенных стандартов.