Процессоры. Структура центрального процессора. Характеристики процессора

В области вычислительной техники различают центральные процессоры, специализированные, процессоры ввода-вывода,, процессоры передачи данных, коммуникационные процессоры и т.д.

Центральный процессор – основное устройство ЭВМ, осуществляющее обработку данных и выполняющее функции управления системой (инициирование ввода/вывода, управление доступом к основной памяти, обработку сигналов, поступающих от различных внешних устройств и от внутренних устройств ЭВМ и др.)

Логическую структуру ЦП представляет ряд функциональных средств:

1) Средство обработки – обеспечивают выполнение операций над ЧФЗ, ЧПЗ, двоично-десятичными данными и т.д.

2) Локальная память- состоит из регистров общего назначения, регистров с плавающей точкой, управляющих регистров.

3) Средство управления памятью- подразделяются на средства управления доступом к ОП, средства предварительной выборки команд и данных, буферную память и средства защиты памяти.

4) Средства управления вводом-выводом. Обеспечивает приоритетный доступ программ к периферийным устройствам через каналы (контроллеры ввода-вывода).

5) Системные средства- к ним относятся службы времени: таймеры, и т.д.

Все функциональные средства ЦП по своей структуре разделяются на следующие устройства.

1) Центральное устройство управления – включает в себя дешифратор команд (расшифровывает команды, поступающие из блока предварительной выборки команд), блок управления (формирует последовательности управляющих сигналов, которые поступают на все блоки процессора и обеспечивают выполнение текущих команд и переход к выполнению следующих.), блок прерывания (обеспечивает реакцию ЭВм на запросы прерываний, от различных источников).

2) АЛУ- выполняют арифметические и логические операции ЭВМ. В состав АЛУ входят: сумматоры, буферные и рабочие регистры, специализированные аппаратные средства, собственный блок управления.

3) Устройство управления памятью- служит для сопряжения ЦП и подсистемы ввода-вывода с ОП

4) Сверхоперативное запоминающее устройство (СОЗУ)- содержит регистры общего назначения. в которых хранятся данные и адреса.

5) Устройство предварительной выборки команд и данных. Включает блок предварительной выборки команд и внутреннюю КЭШ память процессора (1 уровень). Блок предварительной выборки осуществляет формирование очереди команд, в Кэш осуществляется буферизация частоиспользуемых команд и данных.

6) Интерфейс магистралей - реализует протоколы обмена ЦП с каналами ввода –вывода и др. активными устройствами ЭВМ. Обмен осуществляется с помощью шины данных, адреса и управления.