7. Принципы работы процессора

Устройство процессора должно обеспечивать выполнение действий, по крайней мере, 3 типов:

- исполнение команд программы одна за другой в естественной последовательности

- выбор для исполнения той или иной последовательности команд в зависимости от условий

- многократное повторение одной и той же последовательности команд пока соблюдено определенное условие

Процессор ЭВМ

- устройство обработки команд (УУ)

- устройство обработки данных (АЛУ) (рис)

Программа записывается в основной памяти ЭВМ в ячейках с последовательными номерами. Выполнение каждой команды программы состоит из следующих этапов:

- выборка команды из памяти в устройство обработки команд

- выборка данных, необходимых для ее выполнения в устройство обработки данных

- выполнение операций в устройстве обработки данных

- запись результатов

Выборка команды из памяти осуществляется с помощью счетчика команд, содержащего номер ячейки, в которой записана команда. Выбранная команда передается в устройство обработки команд. Устройство обработки команд расшифровывает:

- адресное поле команды с номерами ячеек

- хранящиеся данные, необходимые для выполнения команды

По сигналам из устройства обработки команд данные выбираются из памяти и поступают в устройство обработки данных

- код операций и выдает сигнал в устройство обработки данных, в которых выполняется соответственно операция над данными. Результат операции либо остается в процессоре, либо отправляется в основную память, если в команде был явно указан адрес результата

Автоматическое выполнение команд осуществляется благодаря тому, что после завершения выполнения очередной команды значение счетчика команд увеличивается на 1, что обеспечивает переход к выполнению следующей по порядку команды последовательности.

Исполнение фрагмента программы, реализующего развилку или цикл, требует от процессора обеспечения возможности нарушать естественный порядок выполнения команд и осуществлять переход к команде, расположенной в ячейке памяти с произвольным номером.

Для изменения естественного порядка выполнения команд в системе команд ЭВМ предусмотрены специальные команды перехода: условного и безусловного.

Выполнение команды безусловного перехода состоит в изменении значения счетчика команд, в счетчик команд заносится значение из адресного поля команды безусловного перехода.

Команда условного перехода может в зависимости от условия либо менять, либо не менять значение счетчика команд. Проверка условия осуществляется другой командой, выполняемой перед командой условного перехода. Результат проверки запоминается в специальной памяти процессора, называемой признаком результата. Выполнение команды условного перехода состоит в том, что сначала проверяется признак результата, а затем либо в счетчик команд заносится значение из адресного поля команды условного значения, либо значение счетчика команд остается без изменений.

Тем самым выборка следующей команды будет производиться из следующей по порядку ячейки памяти, на которую указывает команда условного перехода. Т.о. с помощью команды условного перехода можно реализовать развилку. С помощью команды условного перехода может быть реализовано многократное использование одной и той же последовательности команд, пока не соблюдено определенное условие.

В системе команд современного ЭВМ имеются также специальные команды организации цикла, при выполнении которых проверка условий совмещается с условным переходом.

- Команды ввода-вывода предназначены для обмена информацией между основной памятью и периферийными устройствами

- Выборка команд из основной памяти прекращается после выполнения специальной команды «стоп»

- Процессор исполняет программу автоматически. Человек принимает участие в работе ЭВМ лишь на этапе загрузки программы

- Существует и другой режим работы ЭВМ – режим диалога, когда человек непосредственно общается с ЭВМ в процессе исполнения программы