Стуктура микропроцессора с распределенными функциями.

Этот МП содержит организованные в конвейер операционный МПО и индексный МПИ блоки микропроцессора. Такая структура позволяет совместить операции, связанные с определением исполнительных адресов, данных и команд, организацией циклов (типичное индексирование), и прочие операции, выполняемые МПИ, с операциями содержательной обработки данных, выполняемыми МПО.

Наличие нескольких внутренних магистралей (данных МД, команд МК, адресов данных МАД, адресов команд МАК) дает возможность распараллелить передачу информации в МП. В такой системе одновременно выполняются операции:

приема команд;

обработки подготовленных операндов;

формирования адресов операндов и команд.

Физически блоки МПО и МПИ могут быть реализованы на одном или разных кристаллах.

В значительной степени параллелизм и распределение функций обработки присущи хорошо известным ныне 32-хразрядным МП. Серийный выпуск таких МП был освоен уже к середине 80-х годов. Среди наиболее распространенных - МП фирм Motorola (MC68020), National Semiconductor (NS32032), Intel (80386), Zilog (80000).

Эти МП имеют ряд преимуществ по сравнению со своими предшественниками:

- увеличение пропускной способности по данным благодаря наличию 32-хразрядной магистрали данных;

- расширение диапазона прямой адресации - при наличии 32-хразрядного адреса возможна адресация до 4Гбайт;

- повышение рабочих частот и скорости выполнения операций за счет совершенствования полупроводниковой технологии;

- -повышение скорости обработки вследствие того,что увеличение числа внутренних регистров МП позволяет уменьшить количество обращений к памяти, а пересылки регистр-регистр требуют примерно в пять раз меньше времени, чем пересылки между регистрами и памятью;

- повышение эффективности программных средств за счет увеличения набора команд и режимов адресации;

- увеличение числа регистров, предназначенных для реализации программ на языках высокого уровня;

- расшерение возможностей управления памятью и работы с сопроцессорами;

- использование кэш-памяти и командных конвейеров для повышения скорости обработки и снижения пиковых нагрузок магистралей.

В состав законченного универсального 32-хразрядного МП входят следующие основные функциональные блоки:

- арифметико-логическое устройство;

- блок управления памятью;

- контроллер прерываний;

- блок синхронизации;

- сопроцессор для обработки данных с плавающей точкой.

В некоторых случаях для каждого из этих блоков используются отдельные кристаллы, ряд изготовителей реализует блоки непосредственно в составе кристалла МП.

Ведущие мировые разработчики и производители продолжают активно формировать рынок все более совершенных МП: наращивают разрядность, снижают энергопотребление и габариты, повышают эффективность использования внутренних конвейеров и кэш-памяти и т.п

Расширение возможностей мпс с помощью внешних вспомогательных функциональных устройств.

МП с набором внешних спецМП для различной сложной обработки данных с точки зрения программиста рассматриваетсяпросто как один центральный процессор (ЦП) с большим набором команд.

Когда ЦП получает команду (типичный пример для персональной ЭВМ - арифметика с плавающей точкой), которая должна выполняться вспомогательным процессором, он передает ему эту команду с соответсвующими данными для выполнения. Если сопроцессора нет, ЦП вырабатывает программное прерывание и переходит на эмуляцию этой команды программным способом.

Достоинства такого подхода:

можно разрабатывать ПО на эмуляции, а использовать его позже, когда появятся сопроцессоры, добиваясь при этом высокой скорости выполнения;

по мере совершенствования аппаратуры возможен переход к реализованному на одном кристалле МП с большой системой команд без изменения наработанного ПО.