Интерфейсная часть МП - предназначена для связи и согласования МП с системной шиной ПК, а также для приема, предварительного анализа команд выполняемой программы и формирования полных адресов операндов и команд.
Интерфейсная часть включает в свой состав:
· адресные регистры МПП,
· узел формирования адреса,
· блок регистров команд, являющийся буфером команд в МП,
· внутреннюю интерфейсную шину МП и
· схемы управления шиной и портами ввода-вывода.
Порты ввода-вывода - это пункты системного интерфейса ПК, через которые МП обменивается информацией с другими устройствами.
Каждый порт имеет адрес - номер порта, соответствующий адресу ячейки памяти, являющейся частью устройства ввода-вывода, использующего этот порт, а не частью основной памяти компьютера.
Порт устройства содержит аппаратуру сопряжения и два регистра памяти - для обмена данными и обмена управляющей информацией.
Многие стандартные устройства (НЖМД, НГМД, клавиатура, принтер, и др.) имеют постоянно закрепленные за ними порты ввода-вывода.
Схема управления шиной и портами выполняет следующие функции:
формирование адреса порта и управляющей информации для него (переключение порта на прием или передачу и др.);
прием управляющей информации от порта, информации о готовности порта и его состоянии;
организацию сквозного канала в системном интерфейсе для передачи данных между портом устройства ввода-вывода и МП.
Схема управления шиной и портами использует для связи с портами кодовые шины инструкций, адреса и данных системной шины. При доступе к порту МП посылает сигнал по КШИ, который оповещает все устройства ввода-вывода, что адрес на КША является адресом порта, а затем посылает и сам адрес порта. То устройство, адрес порта которого совпадает, дает ответ о готовности, после чего по КШД осуществляется обмен данными.
1. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ МП
Основными параметрами микропроцессоров являются:
· рабочее напряжение,
· разрядность,
· рабочая тактовая частота,
· коэффициент внутреннего умножения тактовой частоты,
· размер кэш-памяти.
Рабочее напряжение процессора обеспечивает материнская плата, поэтому разным маркам процессоров соответствуют разные материнские платы (их надо выбирать совместно). По мере развития процессорной техники происходит постепенное понижение рабочего напряжения. Понижение рабочего напряжения позволяет уменьшить расстояния между структурными элементами в кристалле процессора до долей микрона, не опасаясь электрического пробоя. Пропорционально квадрату напряжения уменьшается и тепловыделение в процессоре, а это позволяет увеличивать его производительность без угрозы перегрева.
Разрядность процессора показывает, сколько бит данных он может принять и обработать в своих регистрах за один раз (за один такт). Первые процессоры х86 были 16-разрядными. Начиная с процессора 80386 они имеют 32-разрядную архитектуру.
Тактовые сигналы процессор получает от материнской платы. По чисто физическим причинам материнская плата не может работать со столь высокими частотами, как процессор. Сегодня ее предел составляет 133-533 МГц. Для получения более высоких частот в процессоре происходит внутреннее умножение частоты на коэффициент 3; 3,5; 4; 4,5; 5 и более.
Микропроцессор Intel Pentium 4 — наиболее совершенный и мощный процессор выпуска 2001 г. с тактовой частотой до 2 Гигагерц. Он предназначен для работы приложений, требующих высокой производительности процессора, таких, как передача видео и звука по Интернет, создание видео-материалов, распознавание речи, обработка трехмерной графики, игры.
Обмен данными внутри процессора происходит в несколько раз быстрее, чем обмен с другими устройствами, например с оперативной памятью. Для того чтобы уменьшить количество обращений к оперативной памяти, внутри процессора создают буферную область — так называемую кэш-память. Это как бы «сверхоперативная память». Когда процессору нужны данные, он сначала обращается в кэш-память, и только если там нужных данных нет, происходит его обращение в оперативную память. Принимая блок данных из оперативной памяти, процессор заносит его одновременно и в кэш-память, поэтому высокопроизводительные процессоры комплектуют повышенным объемом кэш-памяти.
2. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ РАБОТЫ БЛОКОВ ПК
Программа хранится во внешней памяти ПК. При запуске программы в работу происходит перезапись машинной (исполняемой) программы из внешней памяти в ОЗУ и в регистре-счетчике адреса команд микропроцессорной памяти устанавливается адрес ячейки ОЗУ, в которой находится начало (первая команда) этой программы.
После этого автоматически начинается выполнение команд программы друг за другом. Каждая команда требует для своего исполнения нескольких тактов работы машины.
В первом такте выполнения любой команды производятся считывание кода самой команды из ОЗУ по адресу, установленному в регистре-счетчике адреса, и запись этого кода в блок регистров команд устройства управления.
Содержание второго и последующих тактов исполнения определяется результатами анализа команды, записанной в блок регистров команд, т.е. зависит уже от конкретной команды.
Пример. При выполнении машинной команды
СЛ
будут выполнены следующие действия:
∙ второй такт: считывание из ячейки 0103 ОЗУ первого слагаемого и перемещение его в AЛУ;
∙ третий такт: считывание из ячейки 5102 ОЗУ второго слагаемого и перемещение его в АЛУ;
∙ четвертый такт: сложение в АЛУ переданных туда чисел и формирование суммы;
∙ пятый такт: считывание из АЛУ суммы чисел и запись ее в ячейку 0103 ОЗУ.
В конце последнего (в данном случае пятого) такта выполнения команды в регистр-счетчик адреса команд МПП будет добавлено число, равное количеству байтов, занимаемых кодом выполненной команды программы. Поскольку емкость одной ячейки памяти ОЗУ равна 1 байту и команды программы в ОЗУ размещены последовательно друг за другом, в регистре-счетчике адреса команд будет сформирован адрес следующей команды машинной программы, и машина приступит к ее исполнению.
Команды будут выполняться последовательно одни за другой, пока не завершится вся программа.
