Процессордың негізгі құрылымы

Процессордың құрылымын түпкілікті қарастырмаймыз. Программа құрушы үшін негізінен процессордың жалпы жұмыс жасау принципін және оның программа жазу барысында қатынауға қажетті элементтерін білу жеткілікті. Процессордың құрылымына: тапсырмаларды тарататын және жадтан мәліметтерді алатын басқару блогы; есептеулер жүргізілетін арифметика-логикалық блок; кезекті команданы жедел орындауға арналған қажетті мәліметтерді сақтайтын регистрлар кіреді.

1.1-cуретте процессордан басқа жүйелік шина және кез келген компьютердің бөлінбейтін бөлігі болып саналатын жад көрсетілген. Олар процессордың құрамына кірмегенімен, оларсыз бірде бір команда орындалмайды. Процессордың жұмысы біртіндеп орындалатын - кезекті команданы таңдау; команданы ашу(декодтау); команданы орыдау - негізгі үш қадамнан тұрады. Әр қадамның жұмысы бірнеше сатыларда жүзеге асырылады.

1.1- сурет. Процессордың жұмыс жасау принципінің құрылымы

Кезекті команданы таңдау:

· команда процессордың «кезек» деп аталатын ішкі жадына орналасады;

· программалық есептегіш(счетчик) жаңартылады.

Команданы ашу(декодтау):

· орындалатын адрес есептеледі;

· операндалар жадтан алынады.

Команданы орыдау:

· қажетті есептеулер жүргізіледі;

· нәтижелер жадта немесе регистрлерде сақталынады;

· жалаушалардың қажетті күйлері орнатылады.

Процессорда жүйелік шиналар тәрізді параллелді өткізгіштер жиынтығы болып келетін, процессордың жеке блоктарын олардың мәліметтер алмасуы үшін жалғастыратын ішкі шиналар болады. Егер мәліметтер сыртқы жадтан оқылатын болса, басқару блогы олардың адресін есептеп, жүйелік шинаның бөлігі болып келетін, сыртқы адрестер шинасына орнатылады. Жад контролерыадрестер шинасынасынан адресті оқып, қажетті мәліметтерді деректер шинасына орналастырады да, бақылау сигналдары тораптарының біріне дайындық сигналын орнатады. Процессор осы сигнал бойынша мәліметтерді оқып, ішкі сақтау құрылымына жазады. Сыртқы жадқа қатынау, процессорда мәліметтерді өңдеу процестерінің басқа сатыларына қарағанда ең ұзақ процесс. Жүйелік шина мен жад әуелден компьютердің жалпы жылдамдығын арттыруда ең маңызды мәселе болып келген. Тіпті алғашқы компьютерлерде мәліметтерді сыртқы жадтан тосуда процессордың арнайы бос циклы енгізілген. Бұл мәселе жоғары жылдамдықты, сәйкесінше, аса қымбат сыртқы жадты процессордың ядросына жақынырақ орналастыру арқылы компьютер мен процессордың құрылымын күрделендіру жолдарымен жүзеге асырылады. Бұл компьютердің құнын жоғарлататындықтан, мұндай жадтың сиымдылығы аса үлкен бола алмайды. Сол себепті ол процессордың жедел жұмысына қажетті тек аздаған командаларды уақытша сақтап тұратын, процессор мен жедел жадтың арасындағы қотарма (буферлік) жад болып табылады. Бұл жадқа қатынаудың жалпы уақытын азайтады да, компьютердің жылдамдығын арттырады. Мұндай жадты кэш-жад деп атайды. Компьютер жасаушылар компьютердің құны мен жылдамдығын оңтайландыра отырып, кэш-жадтың бірнеше деңгейін орната алады. Компьютердегі ең жылдам жад- процессордың өзінде орналасқан, регистрлер болып саналады.

Регистрлер – мәліметтерді процессорда сақтауға арналған жоғары жылдамдықты жад аймағы. Олар бірден басқару блогына арифметикалық-логикалық құрылымға байланыстырылған, сол себепті ол блоктардан, сыртқы жадқа қарағанда, регистрлерге қатынау айтарлықтай жылдам орындалады. Операндаларды сыртқы жадтан алатын командаларға қарағанда, регистрлерді ғана пайдаланатын командалар бірталай жылдам орындалады. Егер аса жылдам орындалатын программалар құру қажет болғанда осы жағдайды ескерген жөн.

Процессор орындайтын әр жеке команда басқа құрылымның жұмыстарымен үйлесімді болуы тиіс. Жеке үйлестіруші құрылғысы процессордың жұмысына қажетті барлық тактылық импульстарды шығарады. Бұл күнгі процессорлардың тактылык жиілігі бірнеше гигагерц-ке жетеді.

Дәріс №3.

Тақырыбы: Жедел жадтың ұйымдастырылуы. Командалар жүйесі.

Жоспары.. Бүтін санның кескінделуі. Мәліметтерді кескіндеудің негізгіформаттар. Символдар. Таңбалы, таңбасыз бүтін сандар. Машиналық командалардың форматы.