Miezul oricărui sistem microprocesor este un microprocesor sau pur și simplu un procesor (de la un procesor englez). Traducere în limba rusă cuvânt cel mai corect ca un „handler“, deoarece acesta este un microprocesor - este unitatea, unitatea care produce toate procesarea informațiilor într-un sistem cu microprocesor. Nodurile rămase efectuează numai funcții auxiliare: stocarea informațiilor (inclusiv informațiile de control, adică programul), comunicarea cu dispozitivele externe, comunicarea cu utilizatorul etc. Procesorul înlocuiește aproape toată "logica tare" care ar fi necesară în cazul unui sistem digital tradițional. Acesta îndeplinește funcții aritmetice (adunare, multiplicare, etc), funcții logice (Shift, comparație, codurile de mascare, etc.), depozitarea temporară a codului (în registrele interne), transmiterea codurilor între nodurile de sisteme cu microprocesor, și multe altele. Numărul de astfel de operații elementare efectuate de procesor poate ajunge la mai multe sute. Procesorul poate fi comparat cu creierul sistemului.
Dar trebuie avut în vedere că toate operațiunile pe care procesorul le efectuează în mod consecvent. unul câte unul, la rândul său. Desigur, există procesoare cu execuția în paralel a unor operațiuni, există, de asemenea, sisteme bazate pe microprocesoare, în care mai multe procesoare care lucrează în paralel pe o singură sarcină, dar acestea sunt rare excepții. Pe de o parte, execuția secvențială a operațiilor este un avantaj incontestabil, deoarece permite utilizarea unui singur procesor pentru a efectua algoritmi de prelucrare a informațiilor. Dar, pe de altă parte, execuția secvențială a operațiilor conduce la faptul că timpul de execuție al algoritmului depinde de complexitatea sa. Algoritmii simpli sunt mai rapizi decât cele complexe. Aceasta este, sistemul de microprocesor este capabil să facă totul, dar nu merge foarte repede, deoarece toate informațiile fluxurile trebuie să treacă printr-o singură unitate - microprocesorul (vezi Figura 1.3.). Într-un sistem digital tradițional, puteți organiza cu ușurință procesarea paralelă a tuturor fluxurilor de informații, cu toate acestea, cu costul complicării schemei.
Fig. 1.3. Fluxuri de informații în sistemul microprocesor.
Deci, microprocesorul este capabil să efectueze multe operații. Dar cum știe ce operație ar trebui să facă în acest moment? Acest lucru este determinat de informațiile de control, programul. Programul este un set de instrucțiuni (instrucțiuni). adică codurile digitale, care decriptează acest procesor, învață ce trebuie să facă. Programul de la început până la sfârșit este făcută de către om, programator, și acționează ca procesorul executor ascultător al acestui program, orice inițiativă nu arată (cu excepția cazului defect). Prin urmare, compararea procesorului cu creierul nu este prea corectă. El este doar executorul algoritmului pe care îl făcea un om în avans pentru el. Orice abatere de la acest algoritm poate fi cauzată numai de o funcționare defectuoasă a procesorului sau a altor noduri ale sistemului microprocesor.
Toate comenzile executate de procesor formează un sistem de instrucțiuni de procesor. Structura și volumul sistemului de comandă al procesorului determină viteza, flexibilitatea, ușurința în utilizare. Numărul total de instrucțiuni pentru un procesor poate fi de la câteva zeci la câteva sute. Sistemul de comandă poate fi proiectat pentru o gamă restrânsă de sarcini (pentru procesoare specializate) sau pentru cea mai largă gamă de sarcini (pentru procesoarele universale). Codurile de comandă pot avea un număr diferit de biți (ocupă de la unul la mai mulți octeți). Fiecare comandă are timpul de execuție, astfel încât timpul de execuție al întregului program depinde nu numai de numărul de comenzi din program, ci și de comenzile care sunt utilizate.
Pentru a executa comenzi, structura procesorului include registre interne, unitate logică aritmetică (ALU, ALU - unitate logică aritmetică). Multiplexoare, tampoane, registre și alte noduri. Funcționarea tuturor nodurilor este sincronizată de către semnalul ceasului extern comun al procesorului. Adică, procesorul este un dispozitiv digital destul de complex (Figura 1.4).
Fig. 1.4. Un exemplu de structură a celui mai simplu procesor.
Cu toate acestea, pentru dezvoltatorul de sisteme de microprocesoare, informațiile despre complexitatea structurii interne a procesorului nu sunt foarte importante. Dezvoltatorul ar trebui să considere procesorul drept "cutie neagră", care ca răspuns la codurile de intrare și de control produce o anumită operație și emite semnalele de ieșire. Dezvoltatorul trebuie să cunoască sistemul de comandă, modurile de operare ale procesorului, precum și regulile de interacțiune dintre procesor și lumea exterioară sau, așa cum se mai numește, protocoale de schimb de informații. Cu privire la structura internă a procesorului, trebuie doar să știți ce este necesar pentru a selecta o anumită echipă, un mod particular de operare.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: