Структура центрального процесора

В состав процессора входят как программно доступные регистры, так и специ­альные регистры управления и состояния. Последние также могут неявно обра­батываться при выполнении определенных машинных команд. Программно доступные регистры могут иметь общее или специальное назначение, например предназначаться для хранения чисел в формате с плавающей точкой, адресов, индексов или указателей сегментов. Регистры управления и состояния исполь­зуются для управления ходом выполнения операций в процессоре. Примером регистра подобного типа может служить счетчик команд — PC. Другим регист­ром этой группы является регистр слова состояния программы — PSW, кото­рый включает множество битов состояния и условий. В частности, в состав PSW входят биты, отражающие характер результата последней выполненной арифметической или логической команды, биты разрешения прерывания, ин­дикатор режима выполнения программы (супервизорный/пользовательский).

Для повышения скорости обработки в процессоре может быть организован кон­вейерный режим. По существу, конвейерная организация предполагает разбив­ку цикла обработки команды на несколько отдельных этапов, которые следуют один за другим — этап извлечения команды, декодирования команды, опреде­ления адресов операндов, извлечения операндов, выполнения операции и запи­си результата. Команда "проходит" через эти этапы, как через технологические позиции на сборочном конвейере, и средства выполнения каждого этапа могут в один и тот же момент времени иметь дело с разными командами. Реализация такой стратегии обработки команд серьезно усложняется наличием команд пе­рехода и определенной зависимостью команд друг от друга.

Структура процессора станет совершенно понятной, если задуматься над тем какие операции ему предстоит выполнять при обработке машинной команды.

Извлечение команды — процессор считывает команду из памяти.

Интерпретация команды — процессор расшифровывает команду и опре­деляет, какие операции ему предстоит выполнить.

Извлечение данных — для выполнения команды может потребоваться про­честь данные из памяти или из модуля ввода-вывода.

Обработка данных — выполнение команды может потребовать преобразо­вания данных, т.е. выполнения над ними определенных арифметических или логических операций.

Запись данных — если в процессе выполнения команды данные были из­менены, результат необходимо где-то зафиксировать. В частности, результат может быть записан в память или передан в модуль ввода-вывода.

Чтобы выполнить перечисленные операции, процессору требуются опреде­ленные средства временного хранения информации. Ему нужно помнить, где на­ходится выполняемая команда, и тогда можно будет определить, откуда выбрать следующую. Ему нужно хранить коды команд и данных во время их обработки. Другими словами, процессор нуждается в собственной внутренней памяти.

Микропроцессорное управление

микропроце́ссорное управле́ние управление технологическими процессами, системами жизнеобеспечения, бытовыми приборами, транспортными средствами и т. д. по командам одного или нескольких микропроцессоров – электронных схем, устройств обработки информации, выполненных на одном миниатюрном полупроводниковом кристалле в виде одной или нескольких больших интегральных схем. В состав микропроцессорной системы управления может входить целый ряд устройств: датчики температуры, давления, влажности, аналого-цифровые и цифроаналоговые преобразователи, программное обеспечение (обязательно) и т. д. Микропроцессорное управление стало возможным благодаря прогрессу микроэлектроники во 2-й пол. 20 в., превратившему микропроцессор в миниатюрное устройство размером в несколько смІ и толщиной несколько мм. Примерами применения микропроцессорного управления могут служить ставшие привычными электронные часы, настольные и напольные цифровые весы, автоматические стиральные машины, микроволновые печи, цифровые настенные термометры, медицинские приборы (цифровые термометры, автоматические тонометры для измерения артериального кровяного давления), спортивные тренажёры, цифровые фотоаппараты и видеокамеры, магнитофоны, музыкальные центры, проигрыватели компакт-дисков, системы управления автомобилем, сотовые телефоны, электронные записные книжки, системы охраны жилища и др.