Интерфейсная часть МП

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:

l адресные регистры МПП;

l узел формирования адреса;

l блок регистров команд, являющийся буфером команд в МП;

l внутреннюю интерфейсную шину МП;

l схемы управления шиной и портами ввода-вывода.

Некоторые из названных устройств, такие как узел формирования адреса и регистр команды, непосредственно выполняемой МП, функционально входят в состав устройства управления.

Порты ввода-вывода — это пункты системного интерфейса ПК, через которые МП обменивается информацией с другими устройствами. Всего портов у МП может быть 65 536 (равно количеству разных адресов, которые можно представить числом формата «слово»). Каждый порт имеет адрес — номер порта; по существу это адрес ячейки памяти, являющейся частью устройства ввода-вывода, использующего этот порт, а не частью основной памяти компьютера.

Порту устройства соответствуют аппаратура сопряжения и два регистра памяти — для обмена данными и управляющей информацией. Некоторые внешние устройстваиспользуют и основную память для хранения больших объемов информации, подлежащей обмену. Многие стандартные устройства (НЖМД, НГМД, клавиатура, принтер, сопроцессор и т. д.) имеют постоянно закрепленные за ними порты ввода-вывода.

Схема управления шиной и портами выполняет следующие функции:

l формирование адреса порта и управляющей информации для него (переключение порта на прием или передачу и т. д.);

l прием управляющей информации от порта, информации о готовности порта и его состоянии;

l организация 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 данные системной шины: при доступе к порту МП посылает сигнал по кодовой шине инструкций (КШИ), который оповещает все устройства ввода-вывода, что адрес на кодовую шину адреса (КША) является адресом порта, а затем посылает и сам адрес порта. Устройство с совпадающим адресом порта дает ответ о готовности. После чего по кодовой шине данных (КШД) осуществляется обмен данными.

Упрощенная структурная схема микропроцессора показана на рис. 6.4.

Рис. 6.4.Упрощенная структурная схема микропроцессора

Вопросы для самопроверки

1. Дайте краткую характеристику микропроцессора, его структуры, назначения.

2. Назовите и поясните основные характеристики МП.

3. Что такое тактовая частота МП, и каково ее влияние на быстродействие ПК?

4. Что такое частота шины, поддерживаемая МП и каково ее влияние на быстродействие ПК?

5. Назовите и поясните основные функции, выполняемые микропроцессором.

6. Назовите характерные особенности микропроцессоров CISC, RISC и VLIW.

7. Назовите основные модели CISC МП и дайте им сравнительную характеристику.

8. Дайте общую характеристику микропроцессоров семейства Pentium.

9. Назовите и поясните важнейшие особенности МП Pentium 4.

10. Поясните понятие «конвейер МП».

11. Почему в современных CISC-МП ядро имеет структуру RISC?

12. Назовите особенности технологии HT.

13. Поясните причину отказа от дальнейшей тенденции увеличения тактовой частоты МП.

14. Назовите и поясните технологии построения МП, увеличивающие их производительность.

15. Дайте сравнительную оценку эффективности технологии HP и многоядерности МП для повышения быстродействия МП.

16. Назовите и поясните первые многоядерные МП для серверов и для ПК.

17. Перечислите и поясните основные технологии, входящие в Intel Net Burst.

18. Поясните технологии VT, AMT, EM64T, La Grande.

19. Назовите и поясните архитектурные и функциональные особенности линейки МП Core Duo.

20. Перечислите основные модели МП линейки Core Duo, дайте их краткую характеристику и поясните их маркировку.

21. Что такое «цифровой дом»?

22. Назовите основные компоненты и технологии, используемые в цифровом доме.

23. Что включает в себя унифицированная платформа Uni Fi цифрового дома?

24. Дайте краткую характеристику компьютерным комплексам Viiv и Aspire.

25. Что такое реальный и защищенный режимы работы МП?

26. Поясните структуру, назначение и основные функции устройства управления и его основных узлов.

27. Как формирует УФА полный адрес ячейки основной памяти?

28. Что такое порты МП?

29. Поясните структуру, назначение и основные функции арифметико-логического устройства.

30. Назовите регистры микропроцессорной памяти и дайте их краткую характеристику.

31. Как используются статусные и управляющие флаги МП?

[1] Условные обозначения в столбце «Состав команд»: «Базовый +», , «ММХ +», «SSE+» означают, что имеется несколько дополнительных команд, в частности, инструкций группы SSE (Streaming SIMD Extention). Символ F у кэш-памятиуровня L2 означает, что память работает на частоте процессора; обозначение F/2 — на половинной частоте процессора.

[2] Ретроспектива использования разъемов. Изначально для МП Pentium использовались системные платы с разъемом Socket 5, 7 или 8 (небольшие разъемы прямоугольной формы, имеющие по периметру контакты, к которым подключаются выводы МП. С приходом Pentium 2 Socket уступил свое место щелевому разъему Slot 1, который имел контакты с фиксирующими защелками, позволяющими вставлять МП вертикально, что обеспечивает его лучшую вентиляцию и позволяет уменьшить размеры СП. Но уже для моделей Pentium 3 с частотой 500 Мгц и выше, имеющих хорошую систему теплозащиты, стали вновь применяться 370-ти контактные разъемы – Socket - Socket 370 c горизонтальной компоновкой. Для установки МП Pentium 4 используются разъемы Socket 478, а для МП Pentium 4E ( ядро Prescott) – разъемы LG A 775 - с 775-ю контактами.

^[3] Варианты адресации ячеек ОП с использованием регистров сегментов и смещений рассмотрены в главе 17 «Программное управление — основа автоматизации вычислительного процесса», раздел «Адресация регистров и ячеек памяти в ПК».