¿Cuáles son los componentes de un microprocesador y las funciones de sus partes?
Calcular A+B 1) El primer sumando A de la memoria principal M se envía al almacenamiento temporal del acumulador AC a través del bus de datos bidireccional DB, el registro del buffer de datos DR y la unidad lógica aritmética ALU; 2) Otro sumando B de la memoria principal M se envía al almacenamiento temporal del registro del búfer de datos DR a través del bus de datos bidireccional DB 3) Bajo la acción de la señal de control, el número A y el número B se extraen de AC; y RD respectivamente. 3) Bajo la acción de la señal de control, los números A y B se extraen de AC y DR respectivamente y se envían a la ALU para la operación de suma. El resultado de la suma se escribe de nuevo en el acumulador AC y los resultados de la operación son como ". cero", "Negativo", "redondeo", "desbordamiento" y otros indicadores se escriben en el registro de indicadores F;
4) La suma de los dos números se envía a la memoria principal para su almacenamiento en el AC a través del DR y el bus de datos DB. gt; DR (DR) -> M. A través de los ejemplos anteriores, se puede ver que la unidad aritmética debe tener las siguientes funciones básicas:
1) La capacidad de procesar datos, como realizar sumas. , operaciones aritméticas de resta, multiplicación y división, y operaciones lógicas como suma, o y no. Estas tareas son completadas por la unidad aritmético lógica ALU;
2) La capacidad de transmitir datos en general y almacenar temporalmente los datos involucrados en las operaciones y los resultados de algunas operaciones intermedias a través del bus de transferencia de datos interno y general- registros de propósito;
3) Seleccionar los datos involucrados en la operación y la operación a realizar, así como la capacidad de enviar los resultados de la operación al componente designado de acuerdo con los requisitos de la instrucción. Especifique la pieza. Esta parte de la función se realiza principalmente mediante una gran cantidad de dispositivos de control electrónicos en el cuerpo del operador.
La parte de control de la CPU consta del contador de instrucciones IP, el registro de instrucciones IR, el ID del decodificador de instrucciones y los correspondientes componentes de control de operación. Genera varias señales de control para hacer que los distintos componentes de la computadora funcionen en coordinación y es el componente de ejecución de instrucciones de la computadora. El principio de funcionamiento principal del controlador y las funciones de cada componente son los siguientes:
1) Obtención de instrucciones: según el contenido de la IP (dirección de instrucción) del contador de instrucciones, se recupera una instrucción a ejecutar. desde la memoria principal a través del registro de direcciones AR, enviado al registro de instrucciones IR al mismo tiempo, el contenido de IP apunta a la dirección de la siguiente instrucción a ejecutar (generalmente se implementa agregando 1 al contenido de IP);
2) Análisis de instrucciones: también llamado decodificación de instrucciones. El ID del decodificador analiza las instrucciones almacenadas en el registro de instrucciones IR y genera los comandos de operación correspondientes de acuerdo con los requisitos de las instrucciones. Si los datos involucrados en la operación están en la memoria principal, es necesario formar la dirección del operando correspondiente.
3) Instrucción de ejecución: la señal de control de operación correspondiente se forma en función del comando de operación y la dirección del operando obtenidos; durante el análisis de la instrucción, ejecutada a través de unidades aritméticas, memoria principal y dispositivos de E/S, para realizar la función de cada instrucción, incluido el procesamiento de los resultados de la operación y la formación de la siguiente dirección de instrucción
<; p>4) Ejecutar instrucciones: De acuerdo con El análisis de instrucciones requiere la formación de las correspondientes señales de control de operación.4) Repita los pasos anteriores, luego busque instrucciones, analice instrucciones y ejecute instrucciones, y así sucesivamente hasta que encuentre una instrucción de apagado o se reciba una intervención externa.
En las microcomputadoras, la búsqueda de instrucciones y el análisis de instrucciones generalmente se denominan colectivamente búsqueda de instrucciones. Por lo tanto, el proceso de completar una instrucción en una computadora también se divide en dos pasos: buscar instrucciones y ejecutar instrucciones. El tiempo necesario para completar una instrucción se llama ciclo de máquina. Los ciclos de la máquina se pueden dividir a su vez en ciclos de búsqueda de instrucciones y ciclos de ejecución de instrucciones. El ciclo de búsqueda de instrucciones es el mismo para cualquier instrucción, pero el ciclo de ejecución no es el mismo. Debido a la diferente naturaleza de las instrucciones, las operaciones a completar también son muy diferentes, por lo que los ciclos de ejecución de diferentes instrucciones también son diferentes.
Los registros principales de la CPU realizan sus propias tareas y completan funciones específicas. Cómo controlar la transferencia de información entre registros específicos, es decir, cómo fluyen los datos, es la esencia de la capacidad de la computadora para emitir diferentes tipos de instrucciones. La ruta de transmisión de información entre registros a menudo se denomina canal de datos, mientras que el control de dónde proviene la información, a través de qué registro o componente y a qué registro se envía se realiza mediante un componente llamado "lógica de control de operación". Esto se hace mediante un componente llamado "Lógica de control de operación". Este componente genera varias señales de control operativo basadas en los requisitos de las instrucciones para establecer correctamente la ruta de datos y ejecutar las instrucciones específicas.
Debe haber un generador de sincronización en la CPU. Su función es implementar un estricto control de sincronización en el funcionamiento de alta velocidad de varios componentes de la computadora, para que cada componente pueda realizar sus tareas y coordinarse entre sí. lograr el mismo objetivo.
En resumen, un componente típico de la CPU se puede resumir de la siguiente manera:
1) Seis componentes principales utilizados para guardar diversa información de datos o información de estado operativo requerida para el funcionamiento de la CPU: AC, DR, AR, IP, IR, F;
2) Procesa los datos en los registros de la unidad lógica aritmética ALU 3) Se utiliza para generar ID y lógica de control de operación, que se utilizan para; generar varias señales de control de operación para establecer rutas de datos entre registros 4) Generador de temporización, utilizado para controlar varias señales de control de operación para que varios componentes puedan funcionar de manera coordinada; Con el desarrollo de la tecnología informática, la estructura de los microprocesadores se ha vuelto cada vez más compleja, se han adoptado cada vez más tecnologías nuevas y sus funciones se han vuelto cada vez más poderosas. Sin embargo, el modelo de CPU más simple utilizado en esta sección no pierde su racionalidad y corrección al describir los principios básicos de funcionamiento y componentes de la CPU.
II.Clasificación de los microprocesadores Los principales indicadores de rendimiento de los microprocesadores son la longitud de las palabras y la frecuencia principal. La llamada "longitud de palabra" se refiere al número de dígitos binarios que la unidad aritmética del microprocesador puede procesar simultáneamente. Esto es como una autopista urbana: cuantos más carriles haya, más vehículos podrán pasar al mismo tiempo. La frecuencia principal es la frecuencia del reloj de la CPU, que determina la velocidad de funcionamiento del microprocesador. Cuanto mayor sea la frecuencia principal, más rápido se podrán procesar los datos. Actualmente, los fabricantes de microprocesadores incluyen Intel, AMD, IBM, DEC, etc. Los microprocesadores generalmente se clasifican por "longitud de palabra" y se pueden dividir en microprocesadores de 8, 16, 32 y 64 bits. Por lo general, el índice de rendimiento de la CPU determina el grado de la microcomputadora que la compone. La gente suele decir que una computadora de 8 bits, una computadora de 16 bits y una computadora de 32 bits significan que la CPU de una microcomputadora puede procesar datos de 8, 16 y 32 bits al mismo tiempo. Por ejemplo: una computadora es 486/33, lo que significa que la CPU del microordenador es 80486 y la frecuencia principal es 33 MHz; una computadora es Pentium/100, lo que significa que la CPU del microordenador es Pentium y la frecuencia principal es 100 MHz;
Los microprocesadores también tienen otros indicadores, como el ancho del bus de datos, el ancho del bus de direcciones, el espacio buscable, la integración del chip del microprocesador, etc. Pero los principales indicadores de rendimiento son la longitud de las palabras y la frecuencia del microprocesador.