Внутренняя организация
В процессоре реализуется конвейерный принцип обработки информации. Используется двухступенчатый конвейер.
Для двухступенчатого конвейера выделяются фаза выборки команды и фаза выполнения команды. Параллельно и асинхронно могут работать два процессора: процессор памяти и исполнительный процессор. Процессор памяти обеспечивает работу с памятью команд и памятью данных, а также с кэш-памятью. На исполнительный процессор возлагаются функции, связанные с дешифрацией и выполнением команд.
Устройство предвыборки команд осуществляет опережающую выборку. Это позволяет избежать простоя процессора в циклах выборки команд. Устройство считывает из памяти слова начиная с адреса на 1 большего значения записанного в PC. Очередное слово из очереди подается на дешифратор. Освободившаяся позиция в конце очереди заполняется следующей командой.
Дешифратор команд получает слово от устройства предвыборки и дешифрует его. Преобразованный код записывается в регистр команд.
Регистр команд хранит команду, полученную от дешифратора.
Счетчик команд содержит адрес выполняемой в данный момент команды.
Устройство управления осуществляет координацию работы отдельных блоков процессора и осуществляет его взаимодействие с внешней шиной.
Контроллер равноприоритетных прерываний осуществляет выборку приходящих программных прерываний.
Буферы адреса и данных служат для взаимодействия процессора с системной шиной и могут переводить процессор в Z состояние, отключая его тем самым от шины.
АЛУ - выполняет операции над данными из регистров. Используется для операций над числами с ФТ.
Регистр флагов включает в себя 8 флагов, 4 из которых соответствуют различным признакам результата.
8.1. Структурно-функциональная схема процессора
Связи между отдельными блоками на рисунке показаны линиями. Стрелки указывают направление передачи управляющих сигналов и данных. Рядом с линиями показана разрядность соответствующих сигналов. Для управляющих каналов разрядность зависит от конкретной схемотехнической реализации, поэтому в данном случае не указывается.
ЦП имеет 32-разрядную внутреннюю шину данных, которая отвечает за передачу данных между блоками и внутренними регистрами.
Буфер ШАД служит для взаимодействия процессора с системной шиной и может переводить процессор в Z состояние, отключая его тем самым от шины.
Блок Управления осуществляет координацию работы центрального процессора, взаимодействие и согласование всех его блоков
Блок управления INT является внутренним контроллером равноприоритетных прерываний. Он осуществляет выборку приходящих программных прерываний. Максимальное число обслуживаемых внешних запросов равно 8. Существует возможность расширения числа каналов прерывания за счет подключения дополнительного внешнего контроллера к входу любого канала. Регистр масок (Masks) позволяет запрещать или разрешать обработку отдельных каналов. Регистр TINT является указателем на таблицу 32-разрядных векторов прерываний, хранящихся в памяти последовательно друг за другом. Каждый вектор содержит адрес прерывающей подпрограммы.
АЛУ – блок обработки данных, представленных в формате целых чисел со знаком или без знака. Блок выполняет операции только над данными, содержащимися в регистрах общего назначения. Данные могут быть представлены 8, 16 и 32-разрядными числами. Список разрешенных арифметических и логических операций содержится в таблице 1.
АЛУ ПТ – блок обработки данных, представленных в формате с плавающей точкой. Блок выполняет операции только над данными, содержащимися в регистрах общего назначения. Данные могут быть представлены 32-разрядными числами. Список разрешенных арифметических и логических операций содержится в таблице 1.
В ходе выполнения команды данные пересылаются из одного регистра в другой и в процессе обработки часто попадают в АЛУ, где над ними выполняются арифметические или логические операции. Дешифратор команды и управляющий логический блок отвечают за определение и выполнение действий, заданных командой, которая загружена в регистр IR (регистр команд). Дешифратор генерирует управляющие сигналы, необходимые для выбора регистров, участвующих в выполнении заданной команды, и управляет пересылкой данных.
Счетчик команд содержит адрес выполняемой в данный момент команды.
Регистр флагов включает в себя 8 флагов, 4 из которых соответствуют различным признакам результата.