33. Процесор, як пристрій системної магістралі. Які функції він виконує?

Процесор (рис. 1) являє собою окрему мікросхему або її частину.

  Рис. 1. Схема включення процесора.

       Найважливіші характеристики процесора - це кількість розрядів його шини даних, (визначає швидкість роботи системи) шини адреси (визначає допустиму складність системи) і кількість керуючих сигналів в шині управління (визначає різноманітність режимів обміну та ефективність обміну процесора з іншими пристроями системи).Процесор також має вивід (або 2) для підключення зовнішнього тактового сигналу або кварцового резонатора (CLK). Чим більша тактова частота процесора, тим він швидше працює, тобто тим швидше виконує команди.

    Ще один важливий сигнал- це сигнал початкового скидання RESET. У результаті аварійної ситуації процесор може втратити контроль над виконуваною програмою і зупинитися в якомусь адресі. Вихід з цього стану - RESET. Він може використовуватися для оповіщення процесора про те, що напруга живлення стала нижче встановленої межі, тоді процесор переходить до виконання програми збереження важливих даних.           Шина живлення сучасного процесора звичайно має одну напругу живлення (+5 В або +3,3 В) і загальний провід ("землю").

     Для підключення процесора до магістралі використовуються буферні мікросхеми.

Після включення живлення процесор переходить в першу адресу програми початкового пуску і виконує цю програму. Після завершення програми початкового пуску процесор починає виконувати основну програму, для чого вибирає по черзі всі команди. Від цієї програми процесор можуть відволікати зовнішні переривання або запити на ПДП. Команди з пам'яті процесор вибирає з допомогою циклів читання по магістралі. При необхідності процесор записує дані в пам'ять або в пристрої вводу / виводу з допомогою циклів запису або ж читає дані з пам'яті або з пристроїв введення / виводу з допомогою циклів читання.       Функції процесора: - Вибірка (читання) виконуваних команд; - Введення (читання) даних з пам'яті або пристрою вводу / виводу; - Вивід (запис) даних в пам'ять або в пристрої введення / виведення; - Обробка даних (операндів), в тому числі арифметичні операції над ними; - Адресація пам'яті, тобто завдання адреси пам'яті, з яким буде здійснюватися обмін; - Обробка переривань і режиму прямого доступу. Схема управління вибіркою команд виконує читання команд з пам'яті і їх дешифрування. Арифметико-логічний пристрій (або АЛУ, ALU) призначено для обробки інформації відповідно до отриманої процесором командою. Схема управління переривань обробляє надходить на процесор запит переривання, визначає адресу початку програми обробки переривання, забезпечує перехід до цієї програми після виконання поточної команди і збереження в пам'яті (в стеку) поточного стану регістрів процесора.

Схема керування прямим доступом до пам'яті служить для тимчасового відключення процесора від зовнішніх шин та призупинення роботи процесора на час надання прямого доступу запросила його пристрою. Таким чином, в ході роботи процесора схема вибірки команд вибирає послідовно команди з пам'яті, потім ці команди виконуються, причому у випадку необхідності обробки даних підключається АЛП. На входи АЛП можуть подаватися оброблювані дані з пам'яті або з внутрішніх регістрів. У внутрішніх регістрах зберігаються також коди адрес даних, що обробляються, розташованих в пам'яті. Результат обробки в АЛП змінює стан регістра ознак і записується у внутрішній регістр або в пам'ять (як джерело, так і приймач даних вказується у складі коду команди). При необхідності інформація може листуватися з пам'яті (або з пристрою введення / виводу) у внутрішній регістр або з внутрішнього регістра в пам'ять (або в пристрій вводу / виводу).