Читайте данную работу прямо на сайте или скачайте
Принцип программного правления. Микропроцессор. Алгоритм работы процессора
_ Га Ла Аа Ва А 1
ПИ Н - И П ПО ГА М М Н О Г О
_У 2 П 2 Р 2 А 2 В 2 Л 2 Е 2 Н 2 И 2 Я.
Память машины можно представлять себе как длинную
страницу, состоящую из отдельных строк. Каждая такая строка
называется _ячейкой памяти ., и в свою очередь, разделяется на
разряды. Содержимым любого разряда может быть либо 0, либо 1.
Значит,в любуюа ячейкуа памяти записывается некоторыйа набор
нулей и единиц - _машинное слово .. Все ячейки памяти
занумерованы. Номер ячейки называют её _адресом ..
Наличие уа каждой ячейки адреса позволяет отличать ячейки
друг от друга, обращаться к любой ячейке, чтобы записать в неё
новую информацию или извлечь туа информацию, которая ва ней
хранится.
Все ЭВМ работают в принципе одинаково. Когдаа бы вы ни
заглянули в память ЭВМ, в её ячейках хранятся наборы нулей и
единиц. _ЭВМ выполняет без частия человекаа неа только одну
_команду, но и длинную последовательность команд (программу) .. В
этом и состоит один из основных принципов работы ЭВМ - _принцип
_программного правления ..
Каждая команда кодируется некоторойа последовательностью
иза нулей и единиц и помещается, как и число, в одной ячейке
оперативной памяти. Команда состоит из двух частей : кодовой
аи адресной. Кодовая часть команды казывает, какое действие
должно быть выполнено, а адресная определяета расположение в
памяти компьютера исходных данных и результата.
Общий вид команды машины может быть таким:
К А1 А2 А3, где К - код действия, А1, 2, 3 -
дресаа ячеека памятиа (наа каждыйа адреса отводится по три
разряда). Для выполнения команд служит специальное
_арифметико-логическое стройство .(АЛУ). Оно состоита иза двух
особыха ячеека -а _счётчика команд .и _регистра команд ., также
_сумматора .. При выполнении ЭМа программы ва счётчика команд
последовательно заносятся номера ячеек, где содержатся
исполняемые команды, сами команды помещаются в регистр команд,
а ва сумматореа происходят арифметические действия. Сумматор
также имеета своюа ячейкуа -а для промежуточныха результатов
вычислений. Отметим, что команды современныха ЭМа могут
занимать несколько ячеек памяти.
КОМАНДЫ 0 ПРОЦЕССОРА.
21.А РИФМЕТИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИа -а это такиеа операции, как
сложение, вычитание, умножение, деление и другие.
22.Л ОГИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ - это такие операции, как
сравнение, отредактировать и отметить, логическое Иа и
логическое ИЛИ, исключение, проверка по маске и прочее.
23.О ПЕРАЦИИ ВВОДА-ВЫВОДА - это такие операции, как начать,
остановить, опросить стройства ввода-вывода, опросить каналы
и так далее.
24.О ПЕРАЦИИ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ СОСТОЯНИЯ - это такиеа операции,
кака проверить и становить, загрузить реальные адреса и так
далее.
_ Га Ла Аа Ва А 4
М И КО ПО - Е С С О Р
Микропроцессор - это процессор, выполненный в виде большой ин-
тегральной схемы(БИС) и заключённый в герметический корпус. В
основе любой ПЭВМ(персональной ЭВМ) лежита использованиеа мик-
ропроцессоров. Микропроцессор является "мозгом" компьютера. Он
осуществляет выполнение программ, работающих на компьютере, и
управляет работой остальных стройств компьютера.
Основными характеристиками микропроцессора являются быст-
родействие и разрядность. Быстродействие - это число выполняе-
мых операций в секунду. Разрядность характеризует объём инфор-
мации, которыйа микропроцессор обрабатывает за одну операцию:
8-разрядный процессор за одну операцию обрабатывает 8 бита ин-
формации, 32-разрядный - 32 бита.Скорость его работы во многом
определяет быстродействие компьютера. В IBMа PCа используются
микропроцессоры, разработанные фирмой Intel, или совместимые с
ними процессоры других фирм.
СТРУКТУРА МИКРОПРОЦЕССОРА.
┌───────────────────┐
│а Микропроцессор │
├─────────┬─────────┤
│ │ │
┌────────────────┤ ┌───┴──┐ ├───────────────┐
│ А Л У │ │а У У │ │ РЕГИСТРЫ │
└────────────────┘ └──────┘ └───────────────┘
А Л У 0- арифметическо-логическое стройство. Оно обеспе-
чивает выполнение основных операций по обработке информации.
Любую задачу компьютер разбивает на отдельныеа логические
операции, производимые над двоичными числами, причем в одну
секунду осуществляются сотни тысяч или миллионы такиха опера-
ций. Сложение, вычитание, умножение и деление - элементарные
операции, выполняемые А Л У ЭВМ. Полный набор таких операций
называют системой команд, схемы их реализации составляют ос-
нову А Л У. Помимо арифметического стройства АЛУ включаета и
логическое стройство, предназначенное для операций, при осу-
ществлении которых отсутствует перенос иза разрядаа ва разряд.
Иногдаа эти операцииа называют логическое И и логическое ИЛИ.
Все операции в АЛУ производятся в регистрах - специально отве-
денных ячейках АЛУ. Время выполнения простейших операций опре-
деляется минимальным временем сложенния двух операндов, нахо-
дящихся в регистрах. В случае, если одно или оба слагаемых
находятся не в регистра, а ва запоминающема стройствеа (ЗУ),
учитывается также время пересылки слагаемых в регистры и время
записи полученной суммы в ЗУ. В большинстве современныха мик-
ропроцессоров это время составляет от нескольких сотен наносе-
кунд до нескольких микросекунд.
У У 0 - стройство правления, правляет процессом обработ-
ки и обеспечивает связь с внешними стройствами. РЕГИСРы -
внутренние носители информации микропроцессора. Это внутренняя
память процессора. Регистров - три. Один хранит команды или
инструкции, дваа других - данные. В соответствии с командами
процессор может производить сложение, вычитание или сопостав-
ление содержимого регистров данных.
Основной микропроцессор определяет быстродействиеа компь-
ютера. Исходныйа вариант компьютера IBM PC и модель IBM PC XT
используют микропроцессор Intel-8088. Модель IBM PC AT исполь-
зуета более мощный микропроцессор Intel-80286 и ее производи-
тельность приблизительно в 5-6 раз больше, чем у IBMа PCа XT.
Модели серии PC/2а используюта более мощныйа микропроцессор
Intel-80386. Их производительность приблизительно в 3-4а раза
больше, чем у IBM PC AT, однако это величение производитель-
ности существенно, в основном, для решения задач, требующих
большого об'ема вычислений.
Характеристики микропроцессоров. Микропроцессоры отлича-
ются друга от друга двумя характеристиками:а типом(моделью) и
тактовой частотой. Наиболее распространены модели Intel-8088,
80286, 80386SX, 80386(DX), 80486(SX, SX2, DX, DX2, DX4 и т.д.)
и Pentium, они приведены в порядке возрастания производитель-
ности и цены. Одинаковые модели микропроцессоров могут иметь
разную тактовую частоту - чем выше тактовая частота, тем выше
производительность и цена микропроцессора.
Тактовая частот 0указывает, сколько элементарныха опера-
ций(тактов) микропроцессор выполняет в одну секунду. Тактовая
частот измеряется в мегагерцах(Гц). Следуета заметить, что
разные модели микропроцессоров выполняют одни и те же операции
(например, сложение или умножение) за разное число тактов. Чем
выше модель микропроцессора, тем меньше тактов требуется для
выполнения одних и теха же операций. Поэтомуа микропроцессор
Intel-80386 работает в два раза быстрее Intel-80286 с такой же
частотой.
Сопроцессоры. Микропроцессоры 8088, 80286, 80386 сконс-
труированы так, что они позволяют использовать арифметические
сопроцессоры 8087, 80287, 80387 фирмы "Intel"-соответственно.
Специализация сопроцессорова состоита в быстрой обработке
чисел сплавающей запятой. Они могут выполнять как обычные опе-
рации сложения, вычетания, умножения и деления, так и более
сложныеа операции, такие кака вычисление тригонометрических
функций
Конструктивно заложенные в микропроцессор сигналы, позво-
ляют передавать работу сопроцессору и затем получать результа-
ты обработки. Чтобы использовать арифметическийа сопроцессор,
находящийся в составе компьютера, необходимы программы, кото-
рые могут выдавать специальные коды, необходимые для запуска
сопроцессора.
КОМАНДЫ ПРОЦЕССОРА.
21 0. АРИФМЕТИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ 0 -а это такие операции, как
сложение, вычитание, умножение, деление и другие.
22 0. ЛОГИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ 0 - это такие операции, как
сравнение, отредактировать и отметить, логическое И и
логическое ИЛИ, исключение, проверка по маске и прочее.
23 0. ОПЕРАЦИИ ВВОДА-ВЫВОДА 0 - это такие операции, как начать,
остановить, опросить стройства ввода-вывода, опросить каналы
и так далее.
24 0. ОПЕРАЦИИ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ СОСТОЯНИЯ 0 - это такие операции,
как проверить и становить, загрузить реальные адресаа и так
далее.
_ Г Л А В А 4
М И КО ПО - Е С С О Р.
О С Н О В Н О Й А Л Г ОИ Т М
А Б О Т Ы ПО - Е С С ОА.
Микропроцессор 0 - это процессор, выполненныйа ва виде
большой интегральной схемы(БИС) и заключённый ва герметический
корпус. В основе любой ПЭВМ(персональной ЭВМ)а лежит
использование микропроцессоров. Микропроцессор является
"мозгом"а компьютера. Она осуществляета выполнение программ,
работающиха наа компьютере, и правляета работойа аостальных
устройств компьютера.
Основными характеристиками микропроцессора являются
быстродействиеа и разрядность. Быстродействие -а это число
выполняемыха операцийа ва секунду. Разрядность характеризует
объём информации, который микропроцессор обрабатывает за одну
операцию:а 8-разрядный процессор за одну операцию обрабатывает
8а бит информации, 32-разрядный - 32 бита.Скорость его работы
во многома определяета быстродействие компьютера. Ва IBMа PC
используются микропроцессоры, разработанные фирмой Intel, или
совместимые с ними процессоры других фирм.
СТРУКТУРА МИКРОПРОЦЕССОРА.
┌───────────────────┐
│а Микропроцессор │
├─────────┬─────────┤
│ │ │
┌────────────────┤ ┌───┴──┐ ├───────────────┐
│ А Л У │ │а У У │ │ РЕГИСТРЫ │
└────────────────┘ └──────┘ └───────────────┘
А Л У 0- арифметическо-логическое стройство. Оно
обеспечиваета выполнение основных операций по обработке
информации.
Любую задачу компьютер разбивает на отдельныеа логические
операции, производимые над двоичными числами, причем в одну
секундуа осуществляются сотни тысяч или миллионы таких
операций. Сложение, вычитание, умножение и деление -
элементарные операции, выполняемые А Л Уа ЭВМ. Полныйа набор
таких операций называют системой команд, схемы их реализации
составляют основу А Л У. Помимо арифметического устройства АЛУ
включает и логическое устройство, предназначенное для
операций, при осуществлении которыха отсутствуета переноса из
разряда в разряд. Иногда эти операции называют логическое И и
логическое ИЛИ. Все операции в АЛУ производятся в регистрах -
специально отведенных ячейках АЛУ. Время выполнения простейших
операцийа определяется минимальныма временема сложенния двух
операндов, находящихся в регистрах. В случае , если одно или
оба слагаемыха находятся не ва регистра, аа ва запоминающем
устройстве (ЗУ), учитывается также время пересылки слагаемых в
регистры и время записи полученной суммы в ЗУ. Ва большинстве
современных микропроцессоров это время составляет от
нескольких сотен наносекунд до нескольких микросекунд.
У У 0- стройство управления, правляета процессом
обработки и обеспечиваета связь са внешними устройствами.
РЕГИСТРЫ - внутренние носители информации микропроцессора. Это
внутренняя память процессора. Регистров -а три. Одина хранит
команды или инструкции, два других - данные. В соответствии с
командами процессор может производить сложение, вычитание или
сопоставление содержимого регистров данных.
Основной микропроцессор определяет быстродействие
компьютера. Исходный вариант компьютера IBM PC и модель IBM PC
XT используют микропроцессора Intel-8088. Модель IBMа PCа AT
использует более мощныйа микропроцессора Intel-80286а и ее
производительность приблизительно в 5-6 раз больше, чем у IBM
PC XT. Модели серии PC/2 используют более мощный
микропроцессор Intel-80386. Их производительность
приблизительно в 3-4 раза больше, чем у IBM PC AT, однако это
увеличение производительности существенно, ва основном, для
решения задач, требующих большого об'ема вычислений.
Характеристики микропроцессоров. Микропроцессоры
отличаются друг от друга двумя характеристиками:
типом(моделью) и тактовойа частотой. Наиболее распространены
модели Intel-8088, 80286, 80386SX, 80386(DX), 80486(SX, SX2,
DX, DX2, DX4 и т.д.) иа Pentium, они приведены ва порядке
возрастания производительности и цены. Одинаковые модели
микропроцессоров могут иметь разную тактовуюа частотуа -а чем
выше тактовая частота, тема выше производительность и цена
микропроцессора.
Тактовая частота 0указывает, сколько элементарных
операций(тактов)а микропроцессора выполняета ва однуа секунду.
Тактовая частот измеряется ва мегагерцах(Гц). Следует
заметить, что разные модели микропроцессоров выполняют одни и
те же операции (например, сложение или умножение) за разное
число тактов. Чем выше модель микропроцессора, тема меньше
тактова требуется для выполнения одниха и тех же операций.
Поэтому микропроцессор Intel-80386 работает в два раза быстрее
Intel-80286 с такой же частотой.
Сопроцессоры. Микропроцессоры 8088, 80286, 80386
сконструированы так, что они позволяют использовать
рифметические сопроцессоры 8087, 80287, 80387 фирмы
"Intel"-соответственно.
Специализация сопроцессоров состоит ва быстройа обработке
чисела сплавающейа запятой. Они могута выполнять как обычные
операции сложения, вычетания, умножения и деления, так и более
сложныеа операции, такие кака вычисление тригонометрических
функций
Конструктивно заложенные в микропроцессор сигналы,
позволяют передавать работуа сопроцессоруа иа затема получать
результаты обработки. Чтобы использовать арифметический
сопроцессор, находящийся ва составеа компьютера, необходимы
программы, которые могут выдавать специальные коды,
необходимые для запуска сопроцессора.
Основной алгоритм работы процессора.
Процессор начинаета работу после того, как программа за-
писана в память ЭВМ, а в Счетчик Команд записан адреса первой
команды программы. Работуа процессора можно описать следующим
циклом:
_ НЦ
│ чтение команды из памяти по адресу, записанному в СК
│ увеличение СК на длину прочитанной команды
│ выполнение прочитанной команды
_ КЦ
Обратите внимание, что после чтения очереднойа команды
процессор величивает СК на длину команды. Поэтому при следую-
щем выполнении тела цикла процессор прочтет и выполнит следую-
щую команду программы, потом еще одну и т. д. Цикл закончится,
когда встретится и будет выполнена специальная команда "стоп".
Ва итоге ЭВМ автоматически, без частия человека, команда за
командой выполнит 2всю команду 0 целиком.
Автоматизм работы процессора, возможность выполнения
длинных последовательностей команд без частия человека - одна
из основных отличительных осбенностей ЭВМ как универсальной
машины обработки информации.