Основни појмови
Централна процесорска јединица (ЦПУ, Централ Процессинг Унит) је интегрисано коло веома великих размера, које је језгро и контролна јединица рачунара. . Његова функција је углавном да тумачи компјутерска упутства и обрађује податке у рачунарском софтверу. Централна процесорска јединица углавном укључује аритметичке јединице (аритметичко-логичка јединица, АЛУ, аритметичко-логичка јединица) и бафер меморију велике брзине (Цацхе) и магистралу (Бус) која реализује податке (Дата), контролу и статус везе између њих. . Он се, заједно са интерном меморијом (Меморија) и опремом за улаз/излаз (И/О), назива три основне компоненте електронског рачунара.
ЦПУ се може логички поделити на 3 модула, а то су контролна јединица, аритметичка јединица и јединица за складиштење. Ова три дела су повезана интерном магистралом ЦПУ-а.
Подела модула
Основни задатак ЦПУ-а је да извршава инструкције. За рачунар, то је на крају низ "0" и "1". ЦПУ се може логички поделити на 3 модула, а то су контролна јединица, аритметичка јединица и јединица за складиштење. Ова три дела су повезана интерном магистралом ЦПУ-а. Како је приказано испод:
Контролна јединица
Контролна јединица је командни и контролни центар читавог ЦПУ-а, који се састоји од регистра инструкција ИР (Регистар инструкција), ИД-а декодера инструкција (Декодер инструкција) и оперативног ОЦ (Оператион Цонтроллер), итд., изузетно су важни за координацију. уредан рад целог рачунара. Он преузима сваку инструкцију из меморије редом према програму који је програмирао корисник, ставља је у регистар инструкција ИР, одређује коју операцију треба извршити кроз декодирање инструкција (анализу), а затим управља ОЦ контролером према утврђеном времену. , Шаљите контролне сигнале микрооперације одговарајућим компонентама. Оперативни контролер ОЦ углавном укључује контролну логику као што је генератор откуцаја импулса, контролна матрица, генератор тактних импулса, коло за ресетовање и старт-стоп коло.
Аритметичка јединица
је језгро аритметичке јединице. Може да изводи аритметичке операције (укључујући основне операције као што су сабирање и одузимање множитеља и додатне операције) и логичке операције (укључујући померање, логичко тестирање или поређење две вредности). У односу на управљачку јединицу, аритметичка јединица прихвата команду контролне јединице да делује, односно све операције које изводи аритметичка јединица усмерава се контролним сигналом који издаје управљачка јединица, тако да је извршна компонента.
Јединица за складиштење
Укључујући ЦПУ он-цхип кеш и групу регистара, то је место где се подаци привремено чувају у ЦПУ-у, где се чувају подаци који чекају да буду обрађени или подаци који су обрађени. Време које је потребно ЦПУ-у да приступи регистрима је краће од времена потребног за приступ меморији. Употреба регистара може смањити број приступа ЦПУ меморији, чиме се повећава радна брзина ЦПУ-а. Међутим, због ограничења површине чипа и интеграције, капацитет банке регистара не може бити веома велики. Група регистара се може поделити на посебан регистар и општи регистар. Функција специјалног регистра је фиксна, региструјте одговарајуће податке посебно. Регистри опште намене су разноврсни и програмер их може одредити. Број регистара опште намене варира од микропроцесора до микропроцесора.
Логичка јединица ЦПУ-а
Из перспективе реализованих функција, ЦПУ се може грубо поделити на следећих осам логичких целина:
(1) Регистар инструкција: то је складиште инструкција на чипу. Уз то, ЦПУ не мора да се зауставља и тражи упутства у меморији рачунара, што у великој мери побољшава брзину ЦПУ-а.
(2) Декодер инструкција: Он је одговоран за тумачење сложених инструкција машинског језика у једноставан формат који аритметичко-логичка јединица (АЛУ) и регистри могу да разумеју, баш као дипломата.
(3) Контролна јединица: Пошто се инструкције могу чувати у ЦПУ-у и постоје одговарајућа упутства за завршетак припремног рада пре израчунавања, иза ње, наравно, постоји улога која игра покретачку улогу – одговорна је за цео процес обраде Операција контролор. Према инструкцији из јединице за декодирање, он ће генерисати контролне сигнале да каже аритметичко-логичкој јединици (АЛУ) и региструје како да ради, чиме да ради и како да обради резултат.
(4) Регистар: Веома је важан за ЦПУ. Поред чувања дела инструкција програма, он је такође одговоран за чување информација о скоку показивача и команди за рад у петљи. То је аритметичко-логичка јединица (АЛУ) за завршетак. Мала област за складиштење података које користи задатак који захтева контролна јединица. Извор података може бити било који од кеш меморије, меморије и контролне јединице.
(5) Логиц Оператион Унит (АЛУ): То је интелигентна компонента ЦПУ чипа, способна да изврши различите команде као што су сабирање, одузимање, множење и дељење. Поред тога, такође зна да чита логичке команде као што су ИЛИ, И и НЕ. Порука од контролне јединице ће рећи аритметичко-логичкој јединици шта да ради, а затим ће аритметичка јединица повремено или континуирано извлачити податке из регистра да би завршила коначни задатак.
(6) Јединица претходног преузимања: ПУ перформансе веома зависе од тога. Стопа погодака унапред је директно повезана са стопом искоришћења језгра ЦПУ-а, што заузврат доводи до разлике у брзини извршавања инструкција. У складу са захтевима команде или задатка који треба да се изврши, у било ком тренутку, јединица за претходно преузимање може да добије податке и упутства из кеша инструкција или меморије рачунара. Када инструкције стигну, најважнији задатак јединице за претходно преузимање је да осигура да су све инструкције правилно распоређене, а затим послате јединици за декодирање.
(7) Јединица магистрале: То је као аутопут, који брзо завршава размену података између различитих јединица, а такође је и место где подаци улазе и излазе из ЦПУ-а из меморије.
(8) Кеш меморија података: Чува посебно означене податке из јединице за декодирање које користи јединица логичке операције. Истовремено, припрема и коначне резултате дистрибуиране на различите делове рачунара.
Кроз горњи увод, може се видети да иако је ЦПУ мали, може да прими велики свет у квадратном инчу. Унутрашњост више личи на развијену фабрику монтаже, испреплетена и слојевита. Управо због међусобне сарадње инструкције се коначно извршавају, што чини магични дигитални свет са сликама, текстовима и сликама.
Главне функције
Упутства за обраду
Упутства за обраду енглеског језика; то се односи на редослед извршавања инструкција у контролном програму. Постоји строги редослед међу упутствима у програму, који се морају извршити у строгом складу са редоследом предвиђеним програмом да би се обезбедила исправност рачунарског система.
Извршите акцију
енглески Изврши акцију; функција инструкције се често спроводи низом операција које обављају компоненте у рачунару. ЦПУ треба да генерише одговарајуће сигнале за контролу рада у складу са функцијом инструкције и пошаље их одговарајућим компонентама, како би контролисала ове компоненте да делују у складу са захтевима инструкције.
Контролно време
енглески Контролно време; контрола времена је тајминг разних операција. Током извршавања инструкције, које се операције изводе у било ком тренутку треба строго контролисати. Само на тај начин рачунар може да ради уредно.
Обрада података
То је обављање аритметичких и логичких операција над подацима, или обављање друге обраде информација.
Његова функција је углавном да тумачи компјутерске инструкције и обрађује податке у рачунарском софтверу и извршава инструкције. У микрорачунару се назива и микропроцесор. Свим операцијама рачунара управља ЦПУ. Индекс перформанси ЦПУ-а директно одређује индекс перформанси микрорачунарског система. ЦПУ има следеће четири основне функције: комуникацију података, дељење ресурса, дистрибуирану обраду и поузданост система. Принцип рада се у основи може поделити у четири фазе: преузимање, декодирање, извршавање и враћање.