читать дальшеВ эту большую микросхему напичкано много разных устройств:
Основые элементы
Регистры (Ячейки памяти) – эти устройства состоят из запоминающих элементов. Это что то типа одной отдельной ячейки памяти, информация в них хранится не постоянно а до тех пор пока не будет перезаписана.
Вентильные схемы – в нашем случае это устройства или можно ещё сказать подсхемы переключателей запрещающие или разрешающие передачу сигналов между устройствами. Вентиль имеет вход и выход для данных и вывод для управляющего сигнала. Выглядит она схемотично примерно так.
АЛУ – за этим сокращением которое, скрывается Арифметико-логическое устройство. Именно оно выполняет обработку данных сложение, умножение, копирование данных. Обычно на блок схемах его обозначают так. Это довольно сложный блок в нутрии него тоже есть регистры переключатели и некоторые другие элементы.
Устройство управления – это своего рода начальник всего процессора который как командир танка отдает приказы - управляющие сигналы в зависимости от поступивших команд по рации и боевой обстановки на поле боя. Управляющее устройство тоже содержит в себе память в которой хранятся коды команд процессора и программа действий для обработки каждой команды. В случае с командиром это наверное своего рода багаж знаний из училища. А вот в случае с полем боя и рацией для процессора это оперативная память.
Нужно описать еще про некоторые устройства, с которыми процессор взаимодействует при работе.
Внешние устройства
Оперативная память – в ней хранятся команды и данные. Состоит она как и регистр из запоминающих элементов которые объединены в ячейки. Каждая ячейка пронумерована т.е имеет свой адрес. По нему можно обращаться к конкретной ячейки для того чтобы считать или записать туда информацию.
Хотя сейчас проц не подключен на прямую к оперативной памяти между ними сейчас кэшь память и северный мост.
Генератор тактовых импульсов – это устройство которое посылает сигнал процессору через равные промежутки времени. Нужно оно для того чтобы у устройства управления было была возможность распределить когда какой сигнал посылать. Дело в том что многие команды достаточно сложны и управляющие сигналы нужные для их выполнение не могут вырабатываться одновременно.
upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/9a/ICS... (фото из википедии)
как это всё соединено между собой.
Счётчик команд – специальный регистр содержимое которого будет увеличиваться после каждого чтения из памяти отдельной части команды.
Регистр данных – это как перевалочный пункт между процессором и памятью. Используется из –за того что оперативная память работает медленнее чем процессор. Маленький аналог современной кэш памяти.
Аккумулятор – нужен для хранения промежуточных результатов и данных ожидающих обработку в АЛУ.
Регистр команд – хранит в себе начальный сегмент команды в котором содержится её код. Из него происходит считывание в устройство управления.
Регистр адреса- временно хранит в себе адреса сегментов команд и адреса по которым хранятся данные.
Как это всё взаимодейсвует
Начнём процесс с того что в регистре команд сидит часть двухадресной команды в которой содержится код операции. Пусть для примера это будет команда сложения. Команда имеет такую структуру.
Двухадресной называется по тому что содержит два адреса ячеек памяти в которых хранятся данные (операнды) для выполнения команды (операции над операндами).
Эта команда или операция распознаётся устройством управления которое по коду определило что это двухадресная команда (еще бывают и другие разновидности команд) и увеличило значение регистра «Счётчик команд» на единицу чтобы прочесть остальные сегменты команды. Открыло вентиль управляющем сигналом у3 и подало адрес на шину адресов для чтения из памяти следующего сегмента команды.
Устройство управление определило что это двух адресная команда и во втором сегменте содержится адрес первого операнда оно открывает вентиль у2. для копирования адреса в регистр адресов.
После этого процессор считывает значение первого операнда.
Чтобы освободить регистр данных для дальнейшей работы с помощью управляющих сигналов значение операнда копируется в аккумулятор. Одновременно с этим в регистр адресов помещается адрес третьего сегмента памяти.
Потом выполняется чтение и пересылка адреса второго операнда.
Пересылка адреса операнда в регистр адресов.
Чтение второго операнда
Производится подача данных (значений операндов) из аккумулятора и регистра данных на входы АЛУ. Параллельно в счётчике увеличивается значения адреса для считывания последнего сегмента.
С помощью управляющих сигналов устройство управления сигнализирует АЛУ что эти два операнда на входе нужно сложить. Результат выполнения операции записывается в аккумулятор.
Дальше процессор считывает из памяти последний сегмент команды. В котором храниться адрес следующей команды.
Адрес следующей команды помещается из регистра данных в счётчик команд и регистр адресов.
Далее производится чтение следующей команды и запись её кода в регистр команд.
Устройсво управление анализирует код команды
Например это будет команда на запись данных из аккумулятора в память. На рисунке процессор считывает адрес куда нужно будет записывать результат работы.
Адрес результата копируется в регистр адреса.
Процессор записывает результат в память.
На этом пожалуй закончим. Это может продолжаться бесконечно пока не будет получена команда останова или выключено питане
это всё написанно на основе книжки "введение в мирко ЭВМ" С.А.Майоров.