Арифметико – логическое устройство

Арифметико – логическое устройство предназначено для выполнения арифметических и логических операций преобразования информации.

Функционально АЛУ состоит обычно из двух регистров, сумматора и схем управления (местного устройства управления).

Сумматор – вычислительная схема, выполняющая процедуру сложения поступающих на ее вход двоичных кодов.

Регистры – быстродействующие ячейки памяти различной длины: регистр 1 (Рг1) и регистр 2 (Рг2).

Схемы управления принимают по кодовым шинам инструкций управляющие сигналы от устройства управления и преобразуют их в сигналы для управления работой регистров и сумматора АЛУ.

АЛУ выполняет арифметические операции над двоичными числами.

Микропроцессорная память

Микропроцессорная память – память небольшой емкости, но чрезвычайно высокого быстродействия (время обращения к МПП, т.е. время, необходимое на поиск, запись или считывание информации из этой памяти, измеряется наносекундами – тысячными долями микросекунды).

Она предназначена для кратковременного хранения, записи и выдачи информации, непосредственно в ближайшие такты работы машины участвующей в вычислениях; МПП используется для обеспечения высокого быстродействия машины, ибо основная память не всегда обеспечивает скорость записи, поиска и считывания информации, необходимую для эффективной работы быстродействующего микропроцессора.

Микропроцессорная память состоит из быстродействующих регистров. Количество и разрядность регистров в разных микропроцессорах различны: от 14 двухбайтных регистров у МП 8086 до нескольких десятков регистров разной длины у МП Pentium.

Регистры микропроцессора

Внутренние регистры процессора представляют собой сверхоперативную память небольшого размера, которая предназначена для временного хранения числа или команды. Регистры микропроцессора делятся на регистры общего назначения и специальные.

• Специальные регистры применяются для хранения различных адресов (адреса команды, например), признаков результатов выполнения операций и режимов работы ПК (регистр флагов, например) и др.

• Регистры общего назначения являются универсальными и могут использоваться для хранения любой информации, но некоторые из них тоже должны быть обязательно задействованы при выполнении ряда процедур.

Существует несколько типов регистров, отличающихся видом выполняемых операций. Некоторые важные регистры имеют свои названия, например:

• сумматор – регистр АЛУ, участвующий в выполнении каждой операции;

• счетчик команд – регистр УУ, содержимое которого соответствует адресу очередной выполняемой команды; служит для автоматической выборки программы из последовательных ячеек памяти;

• регистр команд – регистр УУ для хранения кода команды на период времени, необходимой для ее выполнения; часть его разрядов используется для хранения кода операции, остальные – для хранения кодов адресов операндов;

• регистр FLAGS (флагов) – это регистр состояния процессора (PSW); из его 16 разрядов используются только девять: флаг переноса при арифметических операциях, флаг четности результата, флаг дополнительного переноса, флаг нулевого результата, флаг знака, флаг пошагового режима (используется при отладке), флаг разрешения аппаратных прерываний, флаг направления при строковых операциях, флаг переполнения.

Во многих процессорах выделяется специальный регистр, называемый аккумулятором (то есть накопителем). При этом, как правило, только этот регистр-аккумулятор может участвовать во всех операциях, только через него может производиться взаимодействие с устройствами ввода/вывода.