Процессор и принцип его работы

Процессор - устройство, непосредственно осуществляющее процесс обработки данных и программное управление этим процессом. Процессор дешифрирует и выполняет команды программы, организует обращения к ОП, в нужных случаях инициирует работу периферийных устройств, воспринимает и обрабатывает запросы прерывания. Процессор осуществляет управление взаимодействием всех уст-в, входящих в состав ЭВМ.

Выполнение команды делиться на мелкие этапы — микрооперации. Последовательность микроопераций образует микропрограмму операции. Для определений временных соотношений между различными этапами операции используется понятие машинного такта (выполняется одна или одновременно несколько микроопераций). Границы тактов задаются синхросигналами.

У

БРП (СОЗУ)

прощенная структурная схема процессора.

АЛУ процессора выполняет логические и арифметические операции над данными. Характер выполняемой АЛУ операции задается командой программы.

Команды из ОП

Блок связи с ОП

АЛУ

Результаты в ОП

УУ

УУ вырабатывает последовательность управляющих сигналов, инициирующих выполнение последовательности микроопераций, обеспечивающей реализацию текущей команды.

БУР

Запросы прерывания

Блок управляющих регистров предназначен для временного хранения управляющей информации. Он содержит регистры и счетчики, участвующие в управлении вычислительным процессом. Местная память служит для выполнения быстродействия и лог-их возможностей процессора. Интерфейс процессора организует обмен информацией процессора с ОП, защиту участков ОП от недозволенных данной программе обращений, связь процессора с периферийными устройствами.

Рабочий цикл процессора.

Функционирование процессоров состоит из повторяющихся рабочих циклов, каждый из которых соответствует выполнению одной команды программы. Команды делятся на 4 группы:

1. основных (арифметические, логические и пересылочные операции)

2. передачи управления

3. ввода-вывода

4. системных команды

Р абочий цикл начинается с распознавания - "счет" или "ожидание" проверка наличия немаскированных прерываний.

В состоянии "ожидание" никакие программы не выполняются - процессор ждет поступления прерывания, после чего управление передается прерывающей программе, переводящей процессор в состояние "счет". Выборка очередной команды, подготовка операндов, обработка операндов в АЛУ и запоминание результата.

В состоянии "счет" при наличии немаскированных прерываний происходит выход из нормального рабочего цикла и переход к процедуре обработки запросов прерывания.

2. Прерывания программ.

Во время выполнения Эвм текущей программы внутри машины и связанной с ней вешней среде могут возникать события требующие немедленной реакции со стороны машины.реакция состоит в том что машина прерывает обработку текущей и переходит к выполнению некоторых функций программы предназначенной для данного события. По завершению этой программы Эвм возвращается к выполнению прерванной программы , этот процесс- прерывание программ. Моменты возникновения событий требующих прерывание программ не могут быть известны за ранее следовательно не могут быть учтены при программировании. Каждое событие требующее прерывания сопровождается сигналом- запрос прерывания. Программа затребования запросам прерывания- прерывающая программа. Программа выполняется до запроса прерывания наз-ся – прерыванием. К запросам возникающим внутри ЭВМ относятся: - появление сбоев в - переполнение разрядной сетки - попытка деления на 0 - оращение к запрещенному участку памяти - требование переферийного устройства на операцию ввода и вывода - завершение оперции ввода и вывода и.т.д. Возможность прерывания программ важное архитектурное свойство ЭВМ.Позволяет эффективно использовать производительность процессора при наличии нескольких параллельных во времени процессов, требующих в производстве моменты времени управление и обслуживание со стороны процессов. Основные функции системы прерывания: - запоминание состояния прерываемой программы - осуществление перехода к прерывающей программе - восстановление состояния прерванной программы и возврат к ним. При наличии нескольких запросов прерывания должен быть установленным определенный порядок в обслуживании поступающих запросов, т.е между запросами должны быть установлены приоритетные соотношения , определяющие какой из нескольких запросов обрабатывается в первую очередь и устанавливающих имеет ли право данный запрос прерывать выполняемую программу.