Процессор

Центральный процессор(CPU) - мозг компьютера. Основная задача процессора - выполнение программ, которые находятся основной памяти.

Считывание команды из памяти -> определение типа команды -> выполнение конвейером.

Постоянная память для операций, состоит из RAM(оперативная память) и ROM(постоянное запоминающие устройство)

Части соединены шиной. Они бывают внутренние, для связи частей процессора и внешние - связывают процессор с памятью и устройствами ввода-вывода.

Шина - набор параллельно связанных проводов, по которым передаются адреса, данные и управляющие команды.

Процессор состоит из трех частей: блоков управления, АЛУ – арифметико-логического устройства и памяти.

Блок управления управляет чтением команд из памяти и определения их типа. АЛУ отвечает за выполнение арифметических и логических операций.

Внутри процессора есть своя память из регистров, маленьких ячеек. В них хранятся промежуточные результаты и команды управления. В каждый регистр можно занести числа разных размеров, зависит от величины числа.

Регистры работают быстрее обыкновенной кеш-памяти потому что он ближе к процессору,чем кеш-память.

Счетчик команд — самый важный регистр процессора, он указывает какую команду выполнять следующей.

Регистр команд — регистр с исполняемой командой.

У большинства компьютеров есть другие регистры: многофункциональные и специализированные.

Например: существуют регистры для ОС, чтобы она могла управлять компьютером.

Тракт или поток данных – набор регистров от 1 до 32, АЛУ и нескольких соединительных шин.

Содержимое регистров попадает в входные регистры АЛУ, там находятся данные пока АЛУ выполняет над ними операции.
АЛУ выполняет над ними операции и помещает результат в выходной регистр.
Содержимое выходного регистра может записываться в другой регистр или сохраняться в памяти.

Большинство команд можно разделить на типы: команда регистр-память и регистр-регистр.

Команды этого типы вызывают слова из памяти и помещают их во входные регистры АЛУ и возвращают данные из регистра обратно в память.

Слова - данные, которые перемещаются между памятью и регистрами.
Слово может быть целым числом

Команды этого типа вызывают два операнда из регистров и помещают их во входные регистры АЛУ, производят над ними операции и помещают результат обратно в какой-либо регистр.

Такой процесс называется циклом тракта данных.

Современные компьютеры оснащаются несколькими АЛУ, которые работают параллельно и специализируются на разных функциях.
Чем быстрее проходит цикл тракта данных, тем быстрее работает компьютер.

Процессор выполняет одну команду в несколько шагов:

1. Вызывает следующую команду из памяти и переносит её в регистр команд.
2. Меняет положение счётчика команд, который после этого указывает на следующую команду. Это происходит после декодирования текущей команды, а иногда после её выполнения.
3. Определяет тип вызванной команды.
4. Если команда использует слово из памяти, то определяет где оно находится.
5. Переносит слово в регистр центрального процессора. Некоторые команды загружают целые группы слов и обрабатывают их.
6. Выполняет команду
7. Переходит к 1 шагу, чтобы выполнять следующую команду.

Такая последовательность: выборка - декодирование - исполнение, является основой работы всех компьютеров.

Работу центрального процессора можно представить и в виде программы.

То, что работу процессора можно представить в виде софта - интерпретатора, позволяет сильно сокращать расходы.

Потому что сделать простой процессор с небольшим набором простых команд, а все сложное реализовать в интерпретаторе стоит гораздо дешевле, чем сделать процессор с большим и сложным набором команд.

Потому что создание "железа" всегда стоило дороже, чем создание софта.

В следующем конспекте поговорим о системах RICS и CISC