3. Співпроцесор
Співпроцесор - спеціалізований процесор, що розширює можливості центрального процесора комп'ютерної системи, але оформлена як окремий функціональний модуль. Фізично співпроцесор може бути окремою мікросхемою або може бути вбудований в центральний процесор (як це робиться у випадку математичного співпроцесора в процесорах для ПК починаючи з Intel 486DX).
Математичний співпроцесор 80x287 в колодці на базовій платі персонального комп'ютера.
Розрізняють такі види співпроцесорів:
математичні співпроцесори загального призначення, зазвичай прискорюють обчислення з плаваючою точкою,
співпроцесори введення-виведення (наприклад - Intel 8089), розвантажують центральний процесор від контролю за операціями введення-виведення або розширюють стандартне адресний простір процесора,
співпроцесори для виконання будь-яких вузькоспеціалізованих обчислень.
Співпроцесори можуть входити в набір логіки, розроблений однією конкретною фірмою (наприклад, Intel випускала в комплекті з процесором 8086 співпроцесори 8087 і 8089) або випускатися стороннім виробником (наприклад, Weitek 1064 для M68k і 1067 для Intel 80286).
Співпроцесор розширює систему інструкцій центрального процесора, тому для його використання, програма (компільовані без інтерпретації та виклику зовнішніх бібліотек) повинна містити ці інструкції. Установки сучасних компіляторів для мов високого рівня під процесори сімейства x86 часто дозволяють вибирати: використовувати математичний співпроцесор чи ні, що особливо важливо при створенні коду, який буде виконуватися всередині обробника апаратного переривання.
4. Структура мікропроцесора
4.1 Пристрій управління
Мікропроцесор або мікрокомп'ютер є практично закінченою системою управління. Він має складну архітектуру і представляє собою надвеликих інтегральних схем, виконану, як правило, на одному напівпровідниковому кристалі. Різні типи мікропроцесорів відрізняються типом і розміром пам'яті, набором команд, швидкістю обробки даних, кількістю вхідних та вихідних ліній, розрядністю даних.
Центральний процесор (CPU) є обов'язковим вузлом будь-якого мікропроцесорного пристрою, його ядром. У його склад входить: арифметико-логічний пристрій (АЛП); регістр-акумулятор; логічні пристрої управління і синхронізації; внутрішня шина.
Арифметико-логічний пристрій виконує арифметичні або логічні операції над даними, представленими в двійковому або двійково-десятковому коді. Результат виконання операції зберігається у так званому регістрі-акумуляторі. Регістр-акумулятор являє собою комірки оперативної пам'яті, але, на відміну від ОЗУ, обмін інформацією проводиться більш короткими командами, тобто регістр-акумулятор є найбільш швидкодіючим пристроєм пам'яті мікропроцесора.
Пристрій керування та синхронізації застосовується для управління іншими вузлами мікропроцесора, забезпечуючи виконання необхідних завдань у відповідності з програмою, що зберігається в ПЗУ. Вузол синхронізації забезпечує синхронну роботу всіх вузлів за допомогою імпульсів синхронізації та інших управляючих сигналів. До складу пристрою управління і синхронізації входить тактовий генератор і формувач тактових імпульсів. Для генерації імпульсів синхронізації використовується кварцовий генератор, який має зовнішній кварцовий резонатор. Частота тактового генератора визначає швидкодію мікропроцесора.
Зв'язок між різними елементами мікропроцесора здійснюється за допомогою внутрішньої шини. Шина - це група провідників, використовуваних як лінії зв'язку для передачі цифрової інформації. У мікропроцесорі є три основних види шин: це шина даних, адресна шина і шина управління.
Шина даних забезпечує передачу даних між вузлами процесора. Адресна шина використовується для передачі адреси комірки пам'яті з метою отримати дані з постійного запам'ятовуючого пристрою або оперативного запам'ятовуючого пристрою. Шина управління використовується для передачі керуючих сигналів від мікропроцесора до інших елементів системи.
Постійний запам'ятовуючий пристрій (ПЗУ) використовується для зберігання постійної інформації, яка вводиться в нього на етапі виробництва мікропроцесора і не може бути змінена. Це значить, що записані на заводі-виробнику дані зберігаються незмінними при вимиканні харчування мікропроцесора. ПЗУ розташоване на кристалі мікропроцесора і складається з великої кількості вічок. Кожна комірка пам'яті має свій порядковий номер, званий адресою. У цих осередках зберігаються коди команд - це і є керуюча програма, що виконується мікропроцесором під час його роботи. Інформація вводиться в ПЗУ на етапі виготовлення мікропроцесора, а процедура введення цієї інформації називається масковим програмуванням.
Оперативний запам'ятовуючий пристрій (ОЗП) використовується для тимчасового зберігання проміжних даних. Мікропроцесор в процесі роботи може змінювати ці дані. При виключенні живлення інформація, що зберігається тимчасово в ОЗУ, не зберігається.
Пристрій вводу / виводу (інтерфейс вводу / виводу) забезпечує зв'язок з периферійними пристроями - мікросхемами, клавіатурою і ін Підключення до зовнішніх пристроїв здійснюється через спеціальні пристрої, які називаються портами. Вони виконані у вигляді набору двонаправлених ліній. На структурній схемі показаний паралельний 8-розрядний порт (висновки 0 ... 7), який можна конфігурувати різним чином. Послідовний порт можна реалізувати, використовуючи дві лінії паралельного порту - одну для передачі, іншу для прийому необхідних даних. Кількість портів може бути будь-яке і залежить від виконуваних мікропроцесором завдань.