Основни понятия
Централният процесор (CPU, Central Processing Unit) е много голяма интегрална схема, която е ядрото и контролното устройство на компютъра. . Неговата функция е главно да интерпретира компютърни инструкции и да обработва данни в компютърен софтуер. Централният процесор включва основно аритметични блокове (аритметично логическо устройство, ALU, Arithmetic Logic Unit) и високоскоростна буферна памет (Cache) и шината (Bus), която реализира данните (Data), контрол и статус на връзката между тях . Тя, заедно с вътрешната памет (Memory) и входно/изходното (I/O) оборудване, се наричат трите основни компонента на електронния компютър.
Централният процесор може логично да бъде разделен на 3 модула, които са контролно устройство, аритметично устройство и устройство за съхранение. Тези три части са свързани чрез вътрешната шина на процесора.
Разделяне на модули
Основната задача на процесора е да изпълнява инструкции. За компютъра това в крайна сметка е последователност от "0" и "1". Централният процесор може логично да бъде разделен на 3 модула, които са контролно устройство, аритметично устройство и устройство за съхранение. Тези три части са свързани чрез вътрешната шина на процесора. Както е показано по-долу:
Блок за управление
Блокът за управление е командният и контролен център на целия CPU, който се състои от регистъра на инструкциите IR (Регистър на инструкциите), ID на декодера на инструкциите (Decoder на инструкциите) и операцията. OC (Операционният контролер) и т.н. са изключително важни за координирането правилната работа на целия компютър. Той извлича всяка инструкция от паметта на свой ред според програмата, програмирана от потребителя, поставя я в регистъра на инструкциите IR, определя каква операция трябва да бъде извършена чрез декодиране на инструкции (анализ) и след това управлява контролера OC според определеното време , Изпращайте контролни сигнали за микрооперации към съответните компоненти. Операционният контролер OC включва основно контролна логика, като например генератор на импулси на биене, матрица за управление, генератор на тактови импулси, верига за нулиране и верига старт-стоп.
Аритметичната единица
е ядрото на аритметичната единица. Може да извършва аритметични операции (включително основни операции като добавяне и изваждане на множители и допълнителни операции) и логически операции (включително преместване, логическо тестване или сравнение на две стойности). По отношение на контролния блок, аритметичният блок приема командата на контролния блок да действа, т.е. всички операции, извършвани от аритметичния блок, се насочват от управляващия сигнал, издаден от контролния блок, така че той е компонент за изпълнение.
Единица за съхранение
Включително кеш паметта на процесора и регистрационната група, това е мястото, където данните се съхраняват временно в процесора, където се съхраняват данните, чакащи да бъдат обработени, или данните, които са били обработени. Времето, необходимо на процесора за достъп до регистрите, е по-кратко от времето, необходимо за достъп до паметта. Използването на регистри може да намали броя на достъпите на процесора до паметта, като по този начин увеличи скоростта на работа на процесора. Въпреки това, поради ограничението на площта на чипа и интеграцията, капацитетът на регистърната банка не може да бъде много голям. Групата регистър може да бъде разделена на специален регистър и общ регистър. Функцията на специалния регистър е фиксирана, регистрирайте съответните данни отделно. Регистрите с общо предназначение са многофункционални и могат да бъдат зададени от програмиста. Броят на регистрите с общо предназначение варира от микропроцесор до микропроцесор.
Логическата единица на процесора
От гледна точка на реализираните функции, процесорът може грубо да се раздели на следните осем логически единици:
(1) Регистър на инструкциите: това е хранилището за инструкции на чипа. С него процесорът не трябва да спира и да търси инструкции в паметта на компютъра, което значително подобрява изчислителната скорост на процесора.
(2) Декодер на инструкции: Той е отговорен за интерпретирането на сложни инструкции на машинен език в прост формат, който аритметичната логическа единица (ALU) и регистрите могат да разберат, точно като дипломат.
(3) Блок за управление: Тъй като инструкциите могат да се съхраняват в процесора и има съответните инструкции за завършване на подготвителната работа преди изчислението, зад него естествено има роля, която играе водеща роля - той е отговорен за целия процес на обработка Операция контролер. Съгласно инструкциите от декодиращия блок, той ще генерира управляващи сигнали, за да каже на аритметичното логическо устройство (ALU) и регистрите как да работи, върху какво да работи и как да обработва резултата.
(4) Регистър: Много е важен за процесора. В допълнение към съхраняването на част от инструкциите на програмата, той също така отговаря за съхраняването на информация за прескачане на показалеца и команди за работа в цикъл. Това е аритметичното логическо устройство (ALU) за завършване. Малка област за съхранение на данни, използвани от задачата, поискана от контролния блок. Източникът на данни може да бъде който и да е кеш, памет и контролно устройство.
(5) Логическа операционна единица (ALU): Това е интелигентен компонент на процесорния чип, способен да изпълнява различни команди като събиране, изваждане, умножение и деление. В допълнение, той също знае как да чете логически команди като ИЛИ, И и НЕ. Съобщението от контролния блок ще каже на аритметичното логическо устройство какво да прави и след това аритметичното устройство периодично или непрекъснато ще извлича данни от регистъра, за да изпълни крайната задача.
(6) Блок за предварително извличане: производителността на PU зависи много от него. Степента на попадение при предварително извличане е пряко свързана със скоростта на използване на ядрото на процесора, което от своя страна води до разликата в скоростта на изпълнение на инструкциите. В съответствие с изискванията на командата или задачата, която трябва да се изпълни, по всяко време модулът за предварително извличане може да получи данни и инструкции от кеша на инструкциите или компютърната памет. Когато пристигнат инструкции, най-важната задача на блока за предварително извличане е да гарантира, че всички инструкции са подредени правилно и след това изпратени до декодиращия блок.
(7) Шина: Тя е като магистрала, която бързо завършва обмена на данни между различни единици, а също така е мястото, където данните се вливат и излизат от процесора от паметта.
(8) Кеш за данни: Съхранява специално маркирани данни от декодиращия модул за използване от логическия операционен блок. В същото време той подготвя и крайните резултати, разпределени в различни части на компютъра.
Чрез горното въведение може да се види, че въпреки че процесорът е малък, той може да побере големия свят в квадратен инч. Интериорът е по-скоро като развита фабрика за сглобяване, взаимосвързана и наслоена. Именно благодарение на взаимното сътрудничество инструкциите накрая се изпълняват, което представлява магически дигитален свят със снимки, текстове и изображения.
Основни функции
Инструкции за обработка
Инструкции за обработка на английски език; това се отнася до реда на изпълнение на инструкциите в управляващата програма. Има строга последователност между инструкциите в програмата, които трябва да се изпълняват в строго съответствие с реда, определен от програмата, за да се гарантира коректността на компютърната система.
Извършете действие
Английски Извършете действие; функцията на инструкция често се изпълнява от поредица от операции, извършвани от компоненти в компютъра. Централният процесор трябва да генерира съответните контролни сигнали за работа според функцията на инструкцията и да ги изпрати до съответните компоненти, така че да управлява тези компоненти, за да действат според изискванията на инструкцията.
Контролно време
Английски Контролно време; контролът на времето е синхронизирането на различни операции. По време на изпълнението на дадена инструкция трябва да се контролират стриктно какви операции се извършват по всяко време. Само по този начин компютърът може да работи правилно.
Обработка на данни
Това означава извършване на аритметични и логически операции върху данните или извършване на друга обработка на информация.
Неговата функция е главно да интерпретира компютърни инструкции и да обработва данни в компютърен софтуер и да изпълнява инструкции. В микрокомпютъра се нарича още микропроцесор. Всички операции на компютъра се управляват от процесора. Индексът на производителност на процесора директно определя индекса на производителност на микрокомпютърната система. Централният процесор има следните четири основни функции: комуникация на данни, споделяне на ресурси, разпределена обработка и надеждност на системата. Принципът на работа може основно да бъде разделен на четири етапа: Извличане, Декодиране, Изпълнение и Обратно записване.