13. Логическое устройство и организация системы команд процессора.

14. Технические характеристики процессоров.

 РАЗРЯДНОСТЬ  - Число бит информации обрабатываемых процессором за одну операцию.

 ТАКТОВАЯ ЧАСТОТА (БЫСТРОДЕЙСТВИЕ) -  Частота тактового генеpатоpа (в МГц или ГГц), под управлением которого выполняет операции процессор.

СИСТЕМА КОМАНД  -   Совокупность всех операций выполняемых процессором и соответствующих им кодов.

 СИСТЕМА ПРЕРЫВАНИЙ - Возможности процессора по переключению своей работы с выполнения одной задачи на другую при наступлении некоторого события.

Разрядности современных процессоров:

 32 бита  -  тридцатидвухразрядный процессор       - четырехбайтный процессор

 64 бита  -  шестидесятичетырехразрядный процессор - восьмибайтный процессор

128 бит   -  стодвадцативосьмиразрядный процессор  - шестнадцатибайтный процессор

 ТАКТОВАЯ ЧАСТОТА (БЫСТРОДЕЙСТВИЕ)  - Частота тактового генеpатоpа (в МГц или ГГц), под управлением которого выполняет операции процессор.  Процессор выполняет простейшие логические и арифметические операции над целыми числами. Свои действия он осуществляет в темпе задаваемом своеобразным "метрономом" - тактовым генератором. Генератор через равные промежутки времени посылает в процессор электрические импульсы. Промежуток времени между импульсами называется тактом. Любая операция выполняемая процессором реализуется за соответствующее число тактов. Очевидно, что "быстрыми", требующими для выполнения малое число тактов, являются логические операции и операция изменения знака числа (от 5 до 10 тактов). Наиболее "медленными" являются операции умножения и деления (от 30 до 50 тактов). Частота тактового генератора измеряется в мегагерцах( обозначается в России МГц, международное обзначение MHz) или в гигагерцах (обозначения -  ГГц или GHz). Частоте 1МГц соответствует 1 миллион тактов в секунду (длительность такта 0,000001 секунды). Тактовые частоты современных персональных ЭВМ лежат в пределах 900МГц - 4000МГц (4ГГц). По заданной тактовой частоте можно приближенно оценить быстродействие процессора по той или иной операции. (Кстати, раньше использовалась характеристика быстродействия, однако при этом необходимо было указывать быстродействие по всем основным операциям). 

СИСТЕМА КОМАНД - Совокупность всех операций выполняемых процессором и соответствующих им кодов. Термин "система команд" позволяет пользователю решить вопрос о совместимости ЭВМ. Очень часто мы слышим: "ЭВМ такая-то совместима с такой-то". Что стоит за этим? Рассмотрим пример. Пусть необходимо сложить содержимое двух регистров (вспомогательная память процессора) 3 и 5. Для ЭВМ фирмы DEC эта операция, записанная в кодах 16-ти разрядного процессора будет выглядить так:

              0110010011010101 ,

а для ЭВМ фирмы IBM так:

              0101010011010101

Обратите внимание, одинаковые операции в ЭВМ разных фирм кодируются различно. Это означает, что программа написанная на ЭВМ фирмы DEC не будет выполняться на ЭВМ фирмы IBM.

 Две ЭВМ называются СОВМЕСТИМЫМИ, если операции процессоров и коды этих операций у ЭВМ СОВПАДАЮТ. Это означает, что любая программа исполняемая на одной ЭВМ будет обязательно выполняться на другой.

  ЭВМ А называется СОВМЕСТИМОЙ СНИЗУ с ЭВМ Б, если операции процессора ЭВМ А и коды этих операций являются подмножеством операций и соответствующих им кодов ЭВМ Б. Это означает, что программа исполняемая на ЭВМ А обязательно будет выполняться на Б. Однако, программа исполняемая на А будет выполняться на Б, если будут использоваться только операции системы команд процессора ЭВМ Б.

СИСТЕМА ПРЕРЫВАНИЙ - Возможности процессора по переключению своей работы с выполнения одной задачи на другую при наступлении некоторого события. Под прерыванием понимают возникновение события, требующего реакции процессора. ОБРАБОТКА ПРЕРЫВАНИЯ заключается в том, что приостанавливается выполнение текущей задачи (программы) и процессор приступает к выполнению другой задачи, по завершении которой продолжает выполнение исходной. Очевидно, что разным событиям (прерываниям) соответствуют разныеПРОГРАММЫ ОБРАБОТКИ ПРЕРЫВАНИЙ.

   Прерывания делятся на следующие категории:

ВНЕШНИЕ АППАРАТНЫЕ ПРЕРЫВАНИЯ, возникающие вне процессора и поступающие от различных устройств и блоков ЭВМ (нажатие клавиши, нарушения в работе оборудования и т.п.);

ВНУТРЕННИЕ АППАРАТНЫЕ ПРЕРЫВАНИЯ, вырабатываемые самим процессором (деление на ноль, переполнение разрядной сетки и т.п.)

 ПРОГРАММНЫЕ ПРЕРЫВАНИЯ, инициируемые выполняемой программой. Эти прерывания задаются программистом в программе путем записи специальных команд.

  Прерывания различаются по степени важности (приоритетам или уровням). Одновременное поступление в процессор прерываний одного уровня не допускается. Поэтому, максимальное число последовательно поступающих прерываний, которое может отложить, а затем обработать процессор - ЧИСЛО УРОВНЕЙ ПРЕРЫВАНИЙ.