3.1. Мікропроцесори

Центральний процесор - невід'ємна частина будь-ЕОМ. Зазвичай це велика інтегральна схема, що представляє собою кремнієвий кристал у пластмасовому, керамічному або металокерамічному корпусі, на якому розташовані висновки для прийому і видачі електричних сигналів. Функції ЦП виконують мікропроцесори. Вони здійснюють обчислення, пересилання даних між внутрішніми регістрами і керування ходом обчислювального процесу. Мікропроцесор взаємодіє безпосередньо з ОП і контролерами системної плати. Головні носії інформації усередині нього - регістри.

Невід'ємною частиною мікропроцесора є:

• АЛУ, що складається з декількох блоків, наприклад блоку обробки цілих чисел і блоку обробки чисел з плаваючою точкою;

• пристрій управління, яке виробляє керуючі сигнали для виконання команд;

• внутрішні регістри.

В основу роботи кожного блоку мікропроцесора покладено принцип конвеєра, який полягає в наступному. Реалізація кожної машинної команди розбивається на окремі етапи, а виконання наступної команди програми може бути розпочато до завершення попередньої. Тому мікропроцесор виконує одночасно декілька наступних один за одним команд програми, і час на виконання блоку команд зменшується в кілька разів. Суперскалярної називають архітектуру, в основу роботи якої покладено принцип конвеєра. Це можливо при наявності в мікропроцесорі декількох блоків обробки.

У програмі можуть зустрічатися команди передачі управління, виконання яких залежить від результатів виконання попередніх команд. У сучасних мікропроцесорах при використанні конвеєрної архітектури передбачаються механізми передбачення переходів. Іншими словами, якщо в черзі команд з'явилася команда умовного переходу, то передбачається, яка команда буде виконуватися наступною до визначення ознаки переходу. Обрана гілка програми виконується в конвеєрі, проте запис результату здійснюється тільки після обчислення ознаки переходу, тоді, коли перехід обраний вірно. У разі неправильного вибору гілки програми мікропроцесор повертається назад і виконує правильні операції відповідно до обчисленим ознакою переходу.

Важливими характеристиками мікропроцесора є:

• його швидкодія, яке в значній мірі залежить від тактової частоти мікропроцесора;

• архітектура мікропроцесора, що визначає, які дані він може обробляти, які машинні інструкції входять у набір виконуваних ним команд, як відбувається обробка даних, який обсяг внутрішньої пам'яті мікропроцесора.

До складу мікропроцесора може входити кеш-пам'ять (сверхоперативная), що забезпечує більш швидку передачу інформації, ніж ВП. Розрізняють кеш-пам'ять першого рівня, яка зазвичай вбудована в той же кристал і працює на однаковій з мікропроцесором частоті; кеш-пам'яті другого рівня - загальна, коли команди і дані зберігаються разом, і розділена, коли вони зберігаються в різних місцях.

При вирішенні складних математичних і фізичних завдань в деяких комп'ютерах передбачене використання спеціального пристрою, який називається математичним співпроцесором. Це пристрій являє собою спеціалізовану інтегральну мікросхему, що працює у взаємодії з ЦП і призначену для виконання математичних операцій з плаваючою крапкою.