Procesor

Architektura

• Von Neumannovská architektura
  • Procesor (CU a ALU) a jedna sdílená paměť
• Harvardská architektura
  • Procesor (CU a ALU) a paměť s daty a paměť s programem

Procesor také obsahuje různé registry a čítače. Mezi ně patří:

• Program Counter - obsahuje adresu instrukce zpracovávané v příštím instrukčním cyklu
• Instruction Register - obsahuje kód aktuální instrukce
• Příznakový Registr - obsahuje příznaky jako overflow, přerušení, znaménko, nula, parita
• Univerzální Registr - pro programátora na data

Komunikace

Pro komunikaci se využívají sběrnice "skupina sdílených vodičů, která slouží pro výměnu datových slov". Zařízení využívají tří stavů: LOW, HIGH a OPEN. OPEN neboli vysoká impedance značí, že zařízení aktuálně nekomunikuje po sběrnici a je odpojeno. Využitím sběrnic snižujeme počet nutných vodičů, ale dochází ke zhoršení dynamických vlastností při velkém počtu připojených zařízení nebo velké délce vodičů.

O přidělení sběrnice se musí zařízení žádat procesor. Způsoby přidělování jsou různé:

• Zřetězení
  • žádosti vysílají všechny jednotky po společném vodiči
  • žádosti jsou anonymní, není možno je procesorem vyhodnotit
  • společný přidělovací impuls, procházející všemi jednotkami pořadí odpovídá pořadí priorit
  • pokud jednotka žádala přidělení sběrnice, nepustí signál dál ostatní jednotky musejí čekat
• Cyklické výzvy
  • žádosti po jednom vodiči, procesor přijímá žádosti jako anonymní
  • jestliže může žádosti vyhovět, začne procesor postupně vysílat adresy jednotlivých PZ. žádající jednotka odešle zprávu Potvrzení výběru.
  • procesor začne testovat další žádosti po dokončení činnosti PZ
  • procesor může začít odpovídat buď od adresy následující nebo adresy s nejvyšší prioritou

Vstupně výstupní operace

Přímé dotazování by bylo neefektivní a proto se využívá různých optimalizací:

• Přerušení - volání z VVZ
• Přímý přístup k paměti
• periferní koprocesor

Soubor instrukcí

Zahrnuje Typy a formáty instrukcí, instrukční soubor, datové typy, kódovaní a reprezentace, způsob uložení dat v paměti, módy adresování paměti a přístup do paměti dat a instrukcí.

Instrukční cyklus

Věci co procesor dělá pro běh programu.

1. Instruction Fetch - načtení instrukce z paměti do CU
2. Instruction Decode - dekódování instrukce v CU
3. Operand Fetch - načtení operandů pro ALU
4. Instruction Execution - provedení výpočtu v ALU
5. Write Back - uložení výsledku do paměti

Po instrukčním cyklu může následovat zpracování přerušení.

a304191bfeefa248e30c1be0986a2858a6471fb3

Funkce mikroprocesoru

• Matematické a logické operace v ALU
• Přesun dat mezi různými pozicemi
• Rozhodování o skocích v programu a nastavení nových instrukcí na základě těchto rozhodnutí