Микропроцессордың iшкi құрылымы

Микропроцессордың негiзгi функцияларына:

• жедел жад командаларын iрiктеу;

• командаларды декодтау (яғни, команданың орындалуын анықтау, оның қолдану әдiсiн және операндтар адрестерін анықтау);

• командаларда кодталған операцияларды орындау;

•жедел жад және сыртқы құрылғылар, iшкi регистрлердiң арасындағы мәлiметтердiң жiберілуiн басқару;

• ішкі процессорлық және бағдарламалық үзулердi өңдеу;

• сыртқы құрылғылар сигналдарын өңдеу және тиiстi үзулердi iске асыру;

• компьютердiң құрамына кiретiн әр түрлi құрылғыларды басқару.

Микропроцессорлардың iшкi құрылымы («Pentium» үш миллион транзисторлардан тұрады) өте күрделi. Негiзгi қызметтік түйiндердiң жалпы сұлбасын қарастырсақ, күрделi суреттік көрініс пайда болады. МП-дің сонымен бiрге iшкi құрылғылары оның маркасына байланысты әртүрлі болады. Бiр процессордың құрылымы басқа процессордың жұмысын түсiнуге көмектеспеуі мүмкін.

Қазiргi ЭЕМ-дің процессорларының инженерлiк бөлшектерiн зерттеу (және тiптi бағдарламалаушы үшiн) қолданушы үшiн тиiмсiз және тек бағдарламаға қажетті қызметтік түйіндермен ғана шектелуге болады.

Бағдарламалаушы үшін процессор кейбір жүйелік ережелерге сәйкес өңделетін және белгілі-бір өзара байланысқан әртүрлі мақсаттағы регистрлар жиынынан құралады. Әрине, бағдарламалаушы үшін процессордың ішкі жадтың барлығы қол жетімсіз болады.

Микропроцессордың ішкі регистрларының келесі басты бөліктерін қарастырайық: командалардың адресінің санауышы, степ көрсеткішіжәне күй регистрі.Командаадресінің санауышының болуы тіпті Фон Нейман жұмыстарында ұсынылған.

Санауыштыңбағдарлама командаларының келесі адресін сақтауда және оны автоматты есептеуде рөлі зор. ЭЕМ-да бағдарламалық санауыштың көмегімен бағдарлама командаларының орналасу тізбегін қолданудың негізгі циклі жүзеге асырады. Ескеретін жайт, барлық МП-де команда санауышы бағдарлама арқылы қол жетімсіз болады.

Степ көрсеткішіндестеп жадында арнайы ұйымдастырылған бөліктің бастамасы сақталады.

Процессордың күй регистрі.Әртүрлі МП үшін күй регистрі түрліше аталуы мүмкін. (Мысалы, процессордың күй сөзі, жалауша регистрі тағы сол сияқты). Бірақ оның мазмұны бір болып қала береді. Бұл регистрде процессордың ағымдық режимі туралы ақпарат сақталады. Мұнда сонымен қатар орындалушы командалар нәтижесі туралы ақпарат орналасады. Мысалы, әрекет кезінде қате болды ма жоқ па, нәтиже теріс пе, әлде 0-ге тең бе, тағы сол сияқты.Бұл маңызды регистрде ақпарат талдауы мен қолданылуы биттік түрде өтеді немесе күй регистрінің әрбір битінің жеке мәні болады. МП күйінің регистрінің мазмұнын ең алдымен командалық санауыш мәнінен кейін бірден сақталады. Әрбір МП-да сонымен қоса, ЖЕСҚ адрестері мен ағымдағы өңделуші мәліметтер сақталатын жұмыс регистрларының жиыны болады. Аккумуляторда барлық негізгі әрекеттер жүргізіледі және оның нәтижелері сақталады.

Регистрлар арасындағы байланыс. Олардың біріндегі ақпарат екіншісіне беріліп отырады. МП-дағы бір регистрдегі ақпаратты әркезде екіншісіне аударуға болады.

МП регистрінің разрядтылығы ЭЕМ-нің барлық мүмкіндіктеріне айтарлықтай әсерін тигізеді. Сондықтан «ЭЕМ разрядтылығы» ұғымын анықтап алайық. Оның құрамына мыналар кіреді:

- (m) МП-р регистрларының ішкі разрядтылығы;

- (n) мәліметтер шинасының разрядтылығы;

- (k) адрес шинасының разрядтылығы.

Басқару шинасы

Адрестер шинасы

Адрестер шинасы (k)

Мәліметтер шинасы (n)

6.1-сурет. Процессор мен негiзгi жадтың арасында ақпарат алмасу

Мәлімет ЖЕСҚ-нан процессор регистрларына және керісінше мәліметтер шинасынан беріледі, адрес шинасы арқылы ЖЕСҚ-да сақталған мәліметтердің орны туралы ақпарат беріледі. Бұл шиналардың разрядтылығына сәйкес келмеуі мүмкін. Мысалы, жоғарыда айтылған «Intel 8088» МП m/n/k=16/8/20 мәнімен сипатталды. 16-разрядты ЭЕМ деп айтқанда оның т мәні туралы айтады. Себебі, МП басқаратын ЖЕСҚ адрестік кеңістігінің көлемі 2к тең.