Микропроцессоры – это функционально законченное программно-выполняемое устройство обработки информации выполненная на интегральных схемах.
Функции:
- Вычисление адресов команд и операндов
- Выборка и дешифрация команд из основной памяти
- Выборка данных из основной памяти, регистров микропроцессора и регистров адаптеров внешних устройств
- Прием и обработка запросов и команд от адаптеров внешних устройств
- Обработка данных и их запись в основную память или в регистры микропроцессора или в регистры адаптеров внешних устройств
- Выработка управляющих сигналов для всех блоков и узлов компьютера
- Переход к следующей команде
Физическая структура микропроцессора.
Ядро процессора содержит главный управляющий и исполняющие модули - блоки выполнения операций над целочисленными данными. К локальным управляющим схемам относятся: блок плавающей запятой, модуль предсказания ветвлений, модуль преобразования CISC-инструкций во внутренний RISC-микрокод, регистры микропроцессорной памяти, регистры кэш памяти 1-го уровня (отдельно для данных и инструкций), шинный интерфейс и многое другое.
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.
Функциональная структура микропроцессора.
Функционально МП можно разделить на две части:
- операционную часть, содержащую устройство управления (УУ), арифметико-логическое устройство (АЛУ) и микропроцессорную память (МПП) (за исключением нескольких адресных регистров);интерфейсную часть, содержащую адресные регистры МПП;
- блок регистров команд -- регистры памяти для хранения кодов команд, выполняемых в ближайшие такты; схемы управления шиной и портами.
Обе части МП работают параллельно, причем интерфейсная часть опережает операционную, так что выборка очередной команды из памяти (ее запись в блок регистров команд и предварительный анализ) выполняется во время выполнения операционной частью предыдущей команды. Современные микропроцессоры имеют несколько групп регистров в интерфейсной части, работающих с различной степенью опережения, что позволяет выполнять операции в конвейерном режиме. Такая организация МП позволяет существенно повысить его эффективное быстродействие.
