Понятие «процессор»

6. Понятие «процессор». Структура процессора. Обобщенная структура команд. Архитектуры CISC и RISC.

Процессором называется устройство ЭВМ, непосредствен­но осуществляющее процесс переработки цифровой инфор­мации и управление им в соответствии с заданным алгорит­мом, который, как правило, представлен программой.

Процессор, управляющий вычислительным процессом, на­зывают центральным.

Процессор - основной блок структуры ЭВМ (рис. 4.1). В нем можно выделить две основные части: управляющую и операционную.

Операци­онная часть содержит средства, необходимые для выполнения некоторого функционально полного набора элементар­ных операций. Управляю­щая часть формирует уп­равляющие сигналы (УС) для настройки и комму­тации элементов и узлов операционной части в со­ответствии с выполняемой операцией, а также УС, необходимые для органи­зации обмена информацией с основной памятью и внешними устройствами.

Структура команд. В команде выделяется несколько групп разрядов (полей), которые делят на две части: операционную и адресную. В операционной части команды, состоящей из n - k дво­ичных разрядов, содержится код операции (КО), обеспечи­вающий кодирование 2^n—k операций и определяющий, какие при этом будут задействованы устройства в процессоре или вне его.

В большинстве случаев ссылка на операнды в команде осу­ществляется с помощью адресов ячеек ОП, где они хранятся.

Рекомендуемые материалы

Архитектура CISC.

Компьютеры с CISC (Complex Instruction Set Computer) архитектурой имеют комплексную (полную) систему команд, под управлением которой выполняются всевозможные операции типа «память-память», «память-регистр», «регистр — память», «регистр — регистр».

Данная архитектура характеризуется:

     - сравнительно небольшое число регистров общего назначения

- большим числом команд (более 200);

- переменной длиной команд (от 1 до 11 байт);

- значительным числом способов адресации и форматов команд;

- сложностью команд и многотактностыо их выполнения;

- наличием микропрограммного управления, что снижает быстродей­ствие и усложняет процессор.

Обмен с памятью в процессе выполнения команды делает практически невозможной глубокую конвейеризацию арифметики, т.е. ограничивается тактовая частота процессора, а значит, и его производительность.

Архитектура  RISC.

Компьютеры с RISC (Reduced Instruction Set Computer) архитектурой со­держат набор простых, часто употребляемых в программах команд. Основ­ными являются операции типа «регистр — регистр».

Данная архитектура характеризуется:

- сокращенным числом команд;

- тем, что большинство команд выполняется за один машинный такт;

- постоянной длиной команд;

Вместе с этой лекцией читают "42. Требования безопасности к сосудам, работающим под давлением".

- небольшим количеством способов адресации и форматов команд;

- тем, что для простых команд нет необходимости в использовании микропрограммного управления;

- большим числом регистров внутренней памяти процессора.

Компьютеры с RISC-архитектурой «обязаны» иметь преимущество в производительности по сравнению с CISC компьютерами, за которое прихо­дится расплачиваться наличием в программах дополнительных команд обме­на регистров процессора с оперативной памятью.

В настоящее время практически все ведущие производители компьюте­ров прилагают большие усилия для производства RISC-процессоров.