5 Обобщенная структурная схема мп

В состав МП входят ЦПУ, состоящее из АЛУ, регистров, счетчиков, схем управления. Регистры, входящие в состав ЦПУ используются для временного хранения данных и команд, для индикации результатов выполненных операций.

Обычно минимальный набор регистров включает:

- РДП – хранит выбранное из памяти слово. Разрядность РДП определяет кол-во битов информационного слова, т.е. точность вычислений.

- АК рез-ты арифм и лог операций, выполненных в АЛУ.

- СК – адрес выполняемой команды. Обычно – инкрементирование

- стек – внутр доп память МП адреса команды выбираются FILO

- РОН – СОЗУ

- РК – команда в процессе выполнения

- тр сост – регистр флагов

- РАП – адрес слова, по которому производится обращение.

6 Типичный машинный цикл

Время выполнения в ЭВМ одной команды называется машинным циклом, состоящим из цикла выборки и исполнительного цикла.

В цикле выборки

- ЦП получает адрес команды в памяти при помощи РАП

- полученный адрес дешифрируется и команда считывается из памяти в РДП ЦП

В исполнительном цикле требуемая команда выполняется.

7 Пути обработки командного и информационного слова

Обработка командного слова

При выполнении командного слова происходят след операции

1 в начале цикла содержимое СК посылается в РАП

2 содержимое РАП передается в память и дешифратор адреса чтобы определить местоположение слова в памяти

3 команда считывается из памяти и через ШД пересылается в РДП

4 команда считывается из РК в ЦП

5 команда дешифрируется дешифратором команд УУ

6 команда выполняется в АЛУ

7

Данные поступают из памяти или ВУ. Во многих микро-ЭВМ входные данные поступают через АК . В АК также поступают результаты операций, выполненных в АЛУ. УУ управляет всеми операциями в соответствии с командами. Все операции над информационными словами происходят в течении исполнительного цикла команды. Для комплектования микро-ЭВМ применяют интерфейсные схемы для сопряжения МП с ПУ и различными типами ЗУ.

содержимое счетчика команд увеличивается на 1, либо в СК записывается адрес перехода

8 Архитектура процессоров. Принстонская и гарвардская архитектуры.

Не по конспекту

Архитектура МП – аппаратная организация и логическая структура МП, регистры, УУ, АЛУ, ЗУ и связывающие их информационные магистрали.

Понятие архитектуры микропроцессора отражает:

• - его структуру, т.е. совокупность компонентов, составляющих микропроцессор, и связей между ними; для пользователя достаточно ограничиться регистровой моделью микропроцессора;

• - способы представления и форматы данных;

• - способы обращения ко всем программно-доступным для пользователя элементам структуры ( адресация к регистрам, ячейкам постоянной и оперативной памяти, внешним устройствам);

• - набор операций, выполняемых микропроцессором;

• - характеристики управляющих слов и сигналов, вырабатываемых микропроцессором и поступающих в него извне;

• - реакцию на внешние сигналы ( система обработки прерываний и т.п.).

Организация, при которой для хранения программ и данных используется одно пространство памяти, называется фон Неймановской архитектурой (принстонской). Программы и данные хранятся в едином пространстве, и нет никаких признаков, указывающих на тип информации в ячейке памяти. Преимуществами такой архитектуры являются более простая внутренняя структура микропроцессора и меньшее количество управляющих сигналов.

Организация, при которой память программ и память разделены и имеют свои собственные адресные пространства и способы доступа к ним, называется Гарвардской архитектурой. Такая архитектура является более сложной и требует дополнительных управляющих сигналов. Однако, она позволяет осуществлять более гибкие манипуляции информации, реализовывать компактно кодируемый набор машинных команд и, в ряде случаев, ускорять работу микропроцессора.

9 КЭШ-память первого и второго уровней. КЭШ промах, КЭШ-попадание. Взаимодействие с основной памятью.

КЭШ-память представляет собой быстродействующую буферную память ограниченного объема, но повышенного быстродействия. Когда процессор обращается за следующей командой или данными в КЭШ-память (попадание), то цикл на извлечение этой команды из основной ОП не нужен. При отсутствии необходимой инфы в КЭШ-памяти (КЭШ-промах) необходимо производить выбор ее из ОП и одновременно записать в КЭШ. Высокий процент попаданий повышает производительность МП. Считается граничной цифра попаданий 80% по положительной характеристике. В МП 486 при использовании его в МПС возможна организация двухуровневого КЭШа: первый уровень – в самом МП, второй – внешний. Адресация данной КЭШ-памяти выполняется 22-разрядными командами адресации.