|
Читайте также: |
При изучении данной темы Вы должны познакомиться со структурой процессоров ЭВМ, назначением и составом основных их компонентов.
Для проверки изучения материала темы Вам предстоит ответить на вопросы для самопроверки. По данной теме также выполняется практическое задание 3, указания к выполнению которого даны в разделе методических указаний 3.4.
Если Вы испытываете затруднения в ответе на какой-либо вопрос, обратитесь к главе 7 учебника [1].
3.1.1. Функциональная и структурная организация процессоров
Процессор представляет собой центральную часть ЭВМ, осуществляющую выполнение программ, обработку информации и координацию работы ЭВМ в целом. Состав и структура процессоров могут варьироваться в зависимости от функционального назначения процессора (ЭВМ), предъявляемых требований по производительности и заложенных архитектурных концепций. Но в любом случае процессор содержит в себе компоненты, реализующие все четыре основных класса функций: хранение, переработку, передачу и управление.
Функции хранения в процессоре реализуются регистрами и кэш-памятью (первого и второго уровней), входящими в состав процессора.
Регистры в свою очередь можно также разделить на регистры данных, адресов (сегментов и др.) и управляющих кодов. Непосредственно командам доступны в основном регистры данных, значения остальных устанавливаются самим процессором. Кэш-память, хотя и входит физически в состав процессора, все-таки относится к системе памяти ЭВМ.
Функции обработки реализуются операционными (исполнительными) блоками процессора, традиционно называемыми арифметико-логическими устройствами.
Функции передачи возлагаются на различные интерфейсные блоки процессора, обеспечивающие связь с памятью и остальными устройствами ЭВМ. Обычно эта связь осуществляется по различным шинам (например, системным шинам, шинам памяти), которыми управляют интерфейсные блоки.
Наконец, функции управления возлагаются на блоки управления, состав которых может в значительной степени варьироваться.
В общем виде структура процессора может быть представлена так, как показано на рис. 3.1, где L1 и L2 обозначают два уровня кэш-памяти.
Рис. 3.1. Обобщенная структурная схема процессора
Особенности блоков процессоров определяются следующими факторами:
- функциональным назначением (универсальный процессор, сопроцессор, процессор для обработки сигналов);
- идеологией построения системы команд (обычная, RISC, VLIW);
- требованиями производительности, энергосбережения и условиями эксплуатации (требованиями надежности).
3.1.2. Базовые узлы процессоров
Базовые узлы процессоров и других устройств ЭВМ изучаются несколько позже в курсах “Электротехника и электроника” и “Схемотехника ЭВМ”. Однако для лучшего понимания структуры и порядка функционирования процессоров ЭВМ целесообразно рассмотреть основные моменты, связанные с представлением их на уровне базовых узлов и блоков ЭВМ.
В соответствии с разделением функций на четыре основных класса: преобразование, хранение, передача и управление – можно сгруппировать и базовые узлы ЭВМ.
Основными узлами, используемыми для преобразования информации в ЭВМ, являются сумматоры, счетчики, дешифраторы, шифраторы, сдвигатели, схемы сравнения, комбинационные схемы, реализующие различные логические функции.
Узлами, используемыми для хранения информации, служат триггеры, регистры и схемы накапливающего типа, сочетающие функцию хранения с преобразованием: сумматоры, счетчики, сдвигающие регистры.
Для передачи информации в ЭВМ служат простые соединения – шины, шины с разрешением передачи, коммутирующие схемы (мультиплексоры и демультиплексоры).
Управление реализуется различного рода управляющими автоматами и схемами, построенными на основе узлов преобразования, хранения и передачи, того же или более низкого уровня рассмотрения, чем сами управляющие блоки.
Все узлы в ЭВМ строятся на основе логических элементов, изучавшихся в курсах “Информатика” и “Электротехника и электроника”.
Методы синтеза узлов и блоков ЭВМ рассматриваются в дисциплинах “Теория автоматов” и “Схемотехника ЭВМ”.
Вопросы для самопроверки по теме 3.1
1. Какие классы базовых функций реализуются в процессорах ЭВМ?
2. Чем могут различаться исполнительные блоки процессоров?
3. Что такое суперскалярный процессор?
4. Какие существуют разновидности регистров процессора?
5. Назовите базовые узлы, реализующие функции преобразования, хранения, передачи.
6. Как описываются базовые узлы?
7. Что не могут выполнять узлы комбинационного типа?
Дата добавления: 2015-08-13; просмотров: 102 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая страница | | | следующая страница ==> |
| Организация ЗУ различных типов | | | Арифметико-логические устройства процессоров |