КАТЕГОРИЯ:


Астрономия- (809) Биология- (7483) Биотехнологии- (1457) Военное дело- (14632) Высокие технологии- (1363) География- (913) Геология- (1438) Государство- (451) Демография- (1065) Дом- (47672) Журналистика и СМИ- (912) Изобретательство- (14524) Иностранные языки- (4268) Информатика- (17799) Искусство- (1338) История- (13644) Компьютеры- (11121) Косметика- (55) Кулинария- (373) Культура- (8427) Лингвистика- (374) Литература- (1642) Маркетинг- (23702) Математика- (16968) Машиностроение- (1700) Медицина- (12668) Менеджмент- (24684) Механика- (15423) Науковедение- (506) Образование- (11852) Охрана труда- (3308) Педагогика- (5571) Полиграфия- (1312) Политика- (7869) Право- (5454) Приборостроение- (1369) Программирование- (2801) Производство- (97182) Промышленность- (8706) Психология- (18388) Религия- (3217) Связь- (10668) Сельское хозяйство- (299) Социология- (6455) Спорт- (42831) Строительство- (4793) Торговля- (5050) Транспорт- (2929) Туризм- (1568) Физика- (3942) Философия- (17015) Финансы- (26596) Химия- (22929) Экология- (12095) Экономика- (9961) Электроника- (8441) Электротехника- (4623) Энергетика- (12629) Юриспруденция- (1492) Ядерная техника- (1748) Arhitektura- (3434) Astronomiya- (809) Biologiya- (7483) Biotehnologii- (1457) Военни бизнесмен (14632) Висока technologies- (1363) Geografiya- (913) Geologiya- (1438) на държавата (451) Demografiya- ( 1065) Къща- (47672) журналистика и смирен (912) Izobretatelstvo- (14524) външен >(4268) Informatika- (17799) Iskusstvo- (1338) историята е (13644) Компютри- (11,121) Kosmetika- (55) Kulinariya- (373) културата е (8427) Lingvistika- (374) Literatura- (1642) маркетинг-(23702) математиците на (16968) Механична инженерно (1700) медицина-(12668) Management- (24684) Mehanika- (15423) Naukovedenie- (506) образователна (11852) truda- сигурност (3308) Pedagogika- (5571) Poligrafiya- (1312) Politika- (7869) Лево- (5454) Priborostroenie- (1369) Programmirovanie- (2801) производствено (97 182 ) индустрия- (8706) Psihologiya- (18388) Religiya- (3217) Svyaz (10668) Agriculture- (299) Sotsiologiya- (6455) на (42831) спортист строително (4793) Torgovlya- (5050) транспорт ( 2929) Turizm- (1568) физик (3942) Filosofiya- (17015) Finansy- (26596) химия (22929) Ekologiya- (12095) Ekonomika- (9961) Electronics- (8441) Elektrotehnika- (4623) Мощност инженерно ( 12629) Yurisprudentsiya- (1492) ядрена technics- (1748)

Процесор: структура и функция




Главата обхваща въпроси, структурата и функционирането на централната компютърна процесора, неговото взаимодействие с устройства за съхранение, управление на операциите си с език ниво команди ниски - асемблер.

Централна компютър процесор

Ключови думи: на процесора, на CISC-процесори и RISC машини, процесори, инструкция буфер, инструкция декодер, а памет само за четене microinstruction, аритметично логическо устройство, регистри с общо предназначение, тактова честота, битов процесор, кеш памет, вградена памет, памет само за четене (ROM), памет с произволен достъп (RAM), а основната входно-изходна система (BIOS), CMOS, външна памет, диск на дискета (FDD), с твърд диск с (HDD), задвижва лазерни дискове асемблер , мнемоничен, съставител, аритметика и логически операции в асемблер, етапите на развитие на програмата на асемблер.

В момента, микропроцесори се използват все по-често в електронни устройства, компютри и потребителска електроника. Modern специалист в областта на информационната сигурност, без основни познания на микропроцесора, способността да се разработят програми за него, не може да се осъществи. Във връзка с този режим и работа на процесора ще бъдат обхванати в тази глава, проблемите на взаимодействието на нейните памет устройства, на език за програмиране ниско - асемблер.

централния процесор (CPU) - функционално пълен софтуер контролирани устройство се формира на един или няколко VLSI схеми за извършване на аритметични и обработка на логиката на софтуера на информация и управление работата на устройството. В съвременните персонални компютри на различни фирми, използвани две основни архитектури процесори [114]:

· Цялостна система за променливо инструкция дължина - циск архитектура (CISC) ;

· Намалена Инструкция Set фиксирана дължина - риск архитектура (RISC) .

Цялата серия на Intel процесори, инсталирани в персоналните компютри на IBM имат CISC, и Motorola процесори архитектура, използвана от Apple за своите персонални компютри, имат RISC архитектура. И двете машини имат своите предимства и недостатъци. Така че CISC процесори имат богат набор от команди (до 400), от които програмистът може да избере екипа, който е най-добре за него в този случай. Недостатъкът на тази архитектура е, че голям набор от команди усложнява вътрешния контролер CPU повишава производителността на екипа на ниво фърмуер. Отбори имат различна дължина и време на изпълнение.



RISC архитектура има ограничен набор от команди, и всяка команда се изпълнява в един цикъл часовник на процесора. Малък брой команди прави контрол процесор единица. Недостатъците на RISC архитектура, е фактът, че ако необходимата команда в не снимачната площадка, програмист е принуден да го приложат само с няколко команди от набор, увеличаване на размера на кода на програмата.

Опростена процесор диаграма, показваща основните характеристики на архитектурата на микро-ниво е показан на фиг. 4.1. Най-сложна функционална устройство е устройство процесор инструкции за контрол на изпълнението. Състои се от:

· Command буфер, който съхранява една или повече редовни програми инструкции; чете следните команди от паметта, докато следващата команда, намаляване на времето от проба памет;

· Инструкция декодира следващата операция инструкция кода и го преобразува до адрес на старт фърмуер, който реализира изпълнението на командата;

Фиг. 4.1. процесор архитектура

· Контрол на друг микро-проба е малък процесор, който работи на принципа на фон Нойман, разполага със собствен микро-OPS брояч, който автоматично избира следващия microinstruction от диска на microinstruction;

· Постоянна памет (ROM) microinstruction - устройство за съхранение на информация, която е написана веднъж и след това може да се чете само; ROM особеност е, че информацията, записана в него се съхраняват за неопределено време и не изисква постоянно напрежение.

Получени от адреса на инструкцията декодер се записва в microinstruction брояча на устройството за вземане на проби, както и процесът започва microinstruction последователност. Всеки бит на microinstruction свързан с един входящ контрол на всяка функционална единица. Например, входовете за управление на съхранението "Reset" регистрират, "Record", "четене" са свързани към съответните бита на microinstruction. Общият брой на микро-бита може да бъде от няколко стотин до няколко хиляди, и равен на общия брой на контролните входове на всички функционални звена на процесора. Някои микро-разряд се подава към образец друг микро-контролер и се използва за организиране на условни скокове и примки, като алгоритми за обработка на команди може да бъде доста сложна.

Изважда следващата microinstruction се извършва след определен период от време, което, от своя страна, зависи от времето на предишния microinstruction. Скоростта, с която microinstructions примерните наречени тактова честота на процесора. тактова честота на процесора е важна характеристика, тъй като тя определя скоростта на инструкциите на процесора, и, в крайна сметка, работата на процесора. С други думи, честотата на часовника показва броя на елементарни операции, извършвани от процесора за секунда. Под действието на устройството се определя като всеки вид прости операции на прибавяне, трансфер, сравнение, и така нататък. г.

Аритметично логическо устройство (ALU) е предназначен за извършване на аритметични и логически операции, информационни преобразуване. Функционално ALU се състои от няколко специални регистри, в пълен размер ехидна и местни схеми за управление.

регистри с общо селскостопанско предназначение (GPR) се използва за временно съхраняване на операнди изпълними команди и резултати изчислителни, и съхранява адреса на клетките на паметта или входно-изходни портове за команди достъп до паметта и външните устройства. Трябва да се отбележи, че ако операндите съхраняват в командния Рон докато командата се намалява значително. Една от причините, поради програмисти понякога се отнасят до програмирането на машината езикови команди, това е най-пълно използване на RON за максимална производителност при изпълнение на програмите, време-критична.

Основните параметри на процесора са: работно напрежение, капацитет, експлоатационен тактова честота умножение фактор на вътрешната тактова честота и кеш размер.

Работното напрежение на процесора осигурява на дънната платка, така че различни марки процесори съответстват на различни дънни платки (те трябва да избират заедно). Ранните модели на x86 процесори имат работно напрежение на 5 V. Преходът към процесор Intel Pentium е намалена до 3.3 V, и вече възлиза на по-малко от 3 V. На върха на микропроцесора винаги включете вентилатора (охладител) за охлаждане по време на работа.

Битов процесор показва колко бита данни, че могат да приемат и процес за известно време в техните регистри (за цикъл), и определя от бит на тези регистри. Първите x86 процесори са 16-битов. От 80 386, те имат 32-битова архитектура. Съвременните процесори семейство Intel Pentium са 32 бита, въпреки че 64-битова шина за данни.

обмен на данни се извършва в рамките на процесора е няколко пъти по-бързо от обмена с други устройства, като например RAM. За да се намали броят на достъпа до RAM в процесора създава буферна област - т.нар кеш памет. Това е като "кеш". Когато процесора се нуждае от данни, той първо отива в кеш паметта, и само ако няма подходящи данни, е неговото обжалване пред паметта. Приемане на блок данни от основната памет, процесор влиза както в своята кеш памет. високопроизводителни процесори са се увеличили размера на кеш паметта.

Помислете за хардуер архитектура на физическата памет и организацията на управлението по примера на най-новото поколение на Intel Pentium процесор. За управление на паметта процесор включва специално звено за управление на паметта, или, алтернативно, контролерът на паметта (Memory Controller). В този контекст диаграма на потока от данни на компютърна система могат да бъдат представени, както е показано на фиг. 4.2. Тази диаграма показва обмен на данни в компютърна система, която използва Intel Pentium 4 процесор. Всички операции по обмен на данни с устройства от процесора изпълнява контролер на паметта.

Количеството на памет, която може да се използва в програмата се ограничава до максимален размер на адресното пространство на процесора. В Intel Pentium 4, например, максималният адресно пространство, включително физическата (RAM) и виртуалната памет може да бъде до 64 GB.

Intel Pentium 4 има две кеш данни, кеш, наречена Level 1 (L1 Cache) кеш и Level 2 (L2 Cache).

За сървърни платформи, предназначени процесор модификация съдържащ ниво кеш 3, се осъществява на отделни чипове бързо с местоположението на дънната платка и има обем от един или повече MB.

Ние отбелязваме един важен факт - Intel Pentium 4 процесори също имат кеш инструкция и Ниво 1 (наречен Trace Cache), спецификата на работата, която е различна от характеристиките на кешовете на работа с данни.

процесор


Фиг. 4.2. Схема за обмен на данни в компютърна система

Cache ниво 1 е с много малки размери (8K), но е с много висока вземане на проби скорост на данни, на второ място само на процесора. Структурно, разположен в един чип процесор.

Cache Level 2 Кеш паметта е понякога се нарича универсален, защото тя може да бъде и двете данни и команди.

Cache Ниво 2 е с големина от 256 KB и работи 3 пъти по-бавно от ниво кеш 1. Намира се на отделен чип, но границите на процесора.

При общуването с RAM от решаващо значение за ефективното функциониране на програмата играе ролята на ниво кеш 1, тъй като почти всички данни, който изпълнява приложение минават през него и през буферите запис (запис буфери).