Централен процесор

Централен процесор

Централен процесор е основно компютърно устройство, в което се извършва непосредствената обработка на информацията на базата на съхранена в оперативната памет (ОП) програма. Отделните инструкции от програмата се извличат от паметта и се изпращат в процесора за изпълнение. Изпълнението на текуща инструкция се осъществява като последователност от елементарни операции - наречени микрооперации, реализирани съгласно заложения метод за управление. Инструкциите са свързани с обработката на данни, които данни се намират също в ОП. За да се извлекат тези данни и да се насочат към входовете на обработващото устройство (АЛУ), е необходима да са известни адресите, на които са записани. За целта в инструкциите се отделя поле за информация, подпомагаща изчисляването на реалния адрес на операндите в ОП. Посочените особености при организация и реализация на компютърната обработка определят и базовата структура на процесора. В един универсален компютър с традиционна организация обработката се извършва от един основен процесор, наричан централен процесор. В състава на КС може да има и други процесорни устройства, които обаче са със специализирани функции - например за управление на входно-изходните операции.

Централният процесор изпълнява следните поставени му основни задачи, в следствие на което той има и следните функции:
  1. Да формира адреси на инструкциите в оперативната памет, да ги прехвърля във вътрешните регистри и да организира обработката им чрез своите изчислителни ресурси;
  2. Да изчислява адреси на операнди в оперативната памет, да ги прехвърля във вътрешните регистри и да организира обработката им чрез своите изчислителни ресурси;
  3. Да поддържа непрекъснато информация за състоянието на изчислението чрез формиране на признаци на състоянието и при необходимост да ги съхрани в паметта при евентуално прекъсване на обработката;
  4. Да инициализира изпълнението на входно-изходните операции, като предаде управлението на съответния процесор или драйверна програма;
  5. Да поддържа система за прекъсване, като приема и обработва заявки за прекъсване на текущата програма с осигуряване на възможност за нейното възстановяване;
  6. Да контролира обменяната и обработваната информация, като обработва възникващи грешки за евентуалното им коригиране;
  7. Да управлява диалога с потребителя чрез интерпретиране на системни команди от състава на операционната система.

Функционални блокове на централния процесор.

Структурата на типична процесорна конфигурация, включва ядро и кеш памет от първо, второ и трето ниво, като може и да липсва такава памет:
  1. Аритметично-логическо устройство за непосредствена обработка на операндите в зависимост от подаваните управляващи сигнали;
  2. Управляващо устройство за реализация на инструкциите чрез определяне на заявената операция и генериране на точно определени управляващи сигнали в зависимост от признаците на състоянието - флаговете;
  3. Блок вътрешни регистри за поддържане на изчисленията с операнди, междинни резултати и др. тези регистри имат информационна връзка с аритметично-логическото устройство по вътрешната магистрала, която е свързана с магистралата на оперативната памет за обмен на данни и адреси;
  4. Блокове регистри на управлението, чрез които се реализира програмата на оперативната памет:

    • Регистър на инструкцията (РИ), приемащ текущата инструкция за изпълнение;
    • Брояч на инструкциите (БИ), използван за адресиране на следващата инструкция от програмата в оперативната памет;
    • Регистър на състоянието (РС), съхраняващ текущите признаци на състоянието (ПС) - флагове, формирани при изпълнението на всяка операция.

  5. Тактов генератор (ТГ), формиращ синхронизирани тактови сигнали (ТС), необходими за реализация на синхронно управление на операциите в процесора.



Коментари: