_ 2Г Л А В А 4 М И К Р О П Р О Ц Е С С О Р
Микропроцессор - это процессор, выполненный в виде большой ин тегральной схемы(БИС) и заключённый в герметический корпус. В основе любой ПЭВМ(персональной ЭВМ) лежит использование мик ропроцессоров. Микропроцессор является "мозгом" компьютера. Он осуществляет выполнение программ, работающих на компьютере, и управляет работой остальных устройств компьютера. Основными характеристиками микропроцессора являются быст
родействие и разрядность. Быстродействие - это число выполняе мых операций в секунду. Разрядность характеризует объём инфор мации, который микропроцессор обрабатывает за одну операцию: 8-разрядный процессор за одну операцию обрабатывает 8 бит ин формации, 32-разрядный - 32 бита. Скорость его работы во многом определяет быстродействие компьютера. В IBM PC используются микропроцессоры, разработанные фирмой Intel, или совместимые с ними процессоры других фирм. СТРУКТУРА МИКРОПРОЦЕССОРА. --------------------¬ ¦ Микропроцессор ¦ +---------T---------+ ¦ ¦ ¦ -----------------+ ----+--¬ +---------------¬ ¦ А Л У ¦ ¦ У У ¦ ¦ РЕГИСТРЫ ¦ L----------------- L------- L---------------
2А Л У 0- арифметическо-логическое устройство. Оно обеспе чивает выполнение основных операций по обработке информации. Любую задачу компьютер разбивает на отдельные логические
операции, производимые над двоичными числами, причем в одну секунду осуществляются сотни тысяч или миллионы таких опера ций. Сложение, вычитание, умножение и деление - элементарные операции, выполняемые А Л У ЭВМ. Полный набор таких операций называют системой команд, а схемы их реализации составляют ос нову А Л У. Помимо арифметического устройства АЛУ включает и логическое устройство, предназначенное для операций, при осу ществлении которых отсутствует перенос из разряда в разряд. Иногда эти операции называют логическое И и логическое ИЛИ. Все операции в АЛУ производятся в регистрах - специально отве денных ячейках АЛУ. Время выполнения простейших операций опре деляется минимальным временем сложенния двух операндов, нахо дящихся в регистрах. В случае , если одно или оба слагаемых находятся не в регистра, а в запоминающем устройстве (ЗУ), учитывается также время пересылки слагаемых в регистры и время записи полученной суммы в ЗУ. В большинстве современных мик ропроцессоров это время составляет от нескольких сотен наносе кунд до нескольких микросекунд.
2У У 0 - устройство управления, управляет процессом обработ ки и обеспечивает связь с внешними устройствами. РЕГИСТРЫ внутренние носители информации микропроцессора. Это внутренняя память процессора. Регистров - три. Один хранит команды или инструкции, два других - данные. В соответствии с командами процессор может производить сложение, вычитание или сопостав ление содержимого регистров данных. Основной микропроцессор определяет быстродействие компь
ютера. Исходный вариант компьютера IBM PC и модель IBM PC XT используют микропроцессор Intel-8088. Модель IBM PC AT исполь зует более мощный микропроцессор Intel-80286 и ее производи тельность приблизительно в 5-6 раз больше, чем у IBM PC XT. Модели серии PC/2 используют более мощный микропроцессор Intel-80386. Их производительность приблизительно в 3-4 раза больше, чем у IBM PC AT, однако это увеличение производитель ности существенно, в основном, для решения задач, требующих большого об'ема вычислений.
2Характеристики микропроцессоров. 0Микропроцессоры отлича ются друг от друга двумя характеристиками: типом(моделью) и тактовой частотой. Наиболее распространены модели Intel-8088, 80286, 80386SX, 80386(DX), 80486(SX, SX2, DX, DX2, DX4 и т. д. ) и Pentium, они приведены в порядке возрастания производитель ности и цены. Одинаковые модели микропроцессоров могут иметь разную тактовую частоту - чем выше тактовая частота, тем выше производительность и цена микропроцессора.
2Тактовая частота 0указывает, сколько элементарных опера ций(тактов) микропроцессор выполняет в одну секунду. Тактовая частота измеряется в мегагерцах(МГц). Следует заметить, что разные модели микропроцессоров выполняют одни и те же операции (например, сложение или умножение) за разное число тактов. Чем выше модель микропроцессора, тем меньше тактов требуется для выполнения одних и тех же операций. Поэтому микропроцессор Intel-80386 работает в два раза быстрее Intel-80286 с такой же частотой.
2Сопроцессоры. 0Микропроцессоры 8088, 80286, 80386 сконс труированы так, что они позволяют использовать арифметические сопроцессоры 8087, 80287, 80387 фирмы "Intel"-соответственно. Специализация сопроцессоров состоит в быстрой обработке
чисел сплавающей запятой. Они могут выполнять как обычные опе рации сложения, вычетания, умножения и деления, так и более сложные операции, такие как вычисление тригонометрических функций Конструктивно заложенные в микропроцессор сигналы, позво
ляют передавать работу сопроцессору и затем получать результа ты обработки. Чтобы использовать арифметический сопроцессор, находящийся в составе компьютера, необходимы программы, кото рые могут выдавать специальные коды, необходимые для запуска сопроцессора. 2КОМАНДЫ ПРОЦЕССОРА.
21 0. 2АРИФМЕТИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ 0 - это такие операции, как сложение, вычитание, умножение, деление и другие.
22 0. 2ЛОГИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ 0 - это такие операции, как сравнение, отредактировать и отметить, логическое И и логическое ИЛИ, исключение, проверка по маске и прочее.
23 0. 2ОПЕРАЦИИ ВВОДА-ВЫВОДА 0 - это такие операции, как начать, остановить, опросить устройства ввода-вывода, опросить каналы и так далее.
24 0. 2ОПЕРАЦИИ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ СОСТОЯНИЯ 0 - это такие операции, как проверить и установить, загрузить реальные адреса и так далее. _ 2Г Л А В А 4 М И К Р О П Р О Ц Е С С О Р. О С Н О В Н О Й А Л Г О Р И Т М Р А Б О Т Ы П Р О Ц Е С С О Р А. 2Микропроцессор 0 - это процессор, выполненный в виде
большой интегральной схемы(БИС) и заключённый в герметический корпус. В основе любой ПЭВМ(персональной ЭВМ) лежит использование микропроцессоров. Микропроцессор является "мозгом" компьютера. Он осуществляет выполнение программ, работающих на компьютере, и управляет работой остальных устройств компьютера. Основными характеристиками микропроцессора являются быстродействие и разрядность. Быстродействие - это число выполняемых операций в секунду. Разрядность характеризует
объём информации, который микропроцессор обрабатывает за одну
операцию: 8-разрядный процессор за одну операцию обрабатывает
8 бит информации, 32-разрядный - 32 бита. Скорость его работы во многом определяет быстродействие компьютера. В IBM PC
используются микропроцессоры, разработанные фирмой Intel, или совместимые с ними процессоры других фирм. СТРУКТУРА МИКРОПРОЦЕССОРА. --------------------¬ ¦ Микропроцессор ¦ +---------T---------+ ¦ ¦ ¦ -----------------+ ----+--¬ +---------------¬ ¦ А Л У ¦ ¦ У У ¦ ¦ РЕГИСТРЫ ¦ L----------------- L------- L--------------- 2А Л У 0- арифметическо-логическое устройство. Оно обеспечивает выполнение основных операций по обработке информации. Любую задачу компьютер разбивает на отдельные логические операции, производимые над двоичными числами, причем в одну секунду осуществляются сотни тысяч или миллионы таких операций. Сложение, вычитание, умножение и деление элементарные операции, выполняемые А Л У ЭВМ. Полный набор
таких операций называют системой команд, а схемы их реализации
составляют основу А Л У. Помимо арифметического устройства АЛУ включает и логическое устройство, предназначенное для операций, при осуществлении которых отсутствует перенос из
разряда в разряд. Иногда эти операции называют логическое И и логическое ИЛИ. Все операции в АЛУ производятся в регистрах
специально отведенных ячейках АЛУ. Время выполнения простейших операций определяется минимальным временем сложенния двух
операндов, находящихся в регистрах. В случае , если одно или оба слагаемых находятся не в регистра, а в запоминающем
устройстве (ЗУ), учитывается также время пересылки слагаемых в
регистры и время записи полученной суммы в ЗУ. В большинстве современных микропроцессоров это время составляет от нескольких сотен наносекунд до нескольких микросекунд. 2У У 0- устройство управления, управляет процессом обработки и обеспечивает связь с внешними устройствами.
РЕГИСТРЫ - внутренние носители информации микропроцессора. Это внутренняя память процессора. Регистров - три. Один хранит
команды или инструкции, два других - данные. В соответствии с
командами процессор может производить сложение, вычитание или сопоставление содержимого регистров данных. Основной микропроцессор определяет быстродействие
компьютера. Исходный вариант компьютера IBM PC и модель IBM PC XT используют микропроцессор Intel-8088. Модель IBM PC AT использует более мощный микропроцессор Intel-80286 и ее
производительность приблизительно в 5-6 раз больше, чем у IBM PC XT. Модели серии PC/2 используют более мощный микропроцессор Intel-80386. Их производительность
приблизительно в 3-4 раза больше, чем у IBM PC AT, однако это увеличение производительности существенно, в основном, для решения задач, требующих большого об'ема вычислений. 2Характеристики микропроцессоров. 0Микропроцессоры отличаются друг от друга двумя характеристиками: типом(моделью) и тактовой частотой. Наиболее распространены
модели Intel-8088, 80286, 80386SX, 80386(DX), 80486(SX, SX2, DX, DX2, DX4 и т. д. ) и Pentium, они приведены в порядке возрастания производительности и цены. Одинаковые модели микропроцессоров могут иметь разную тактовую частоту - чем выше тактовая частота, тем выше производительность и цена микропроцессора. 2Тактовая частота 0указывает, сколько элементарных операций(тактов) микропроцессор выполняет в одну секунду. Тактовая частота измеряется в мегагерцах(МГц). Следует
заметить, что разные модели микропроцессоров выполняют одни и те же операции (например, сложение или умножение) за разное число тактов. Чем выше модель микропроцессора, тем меньше тактов требуется для выполнения одних и тех же операций.
Поэтому микропроцессор Intel-80386 работает в два раза быстрее Intel-80286 с такой же частотой. 2Сопроцессоры. 0Микропроцессоры 8088, 80286, 80386 сконструированы так, что они позволяют использовать арифметические сопроцессоры 8087, 80287, 80387 фирмы "Intel"-соответственно. Специализация сопроцессоров состоит в быстрой обработке чисел сплавающей запятой. Они могут выполнять как обычные
операции сложения, вычетания, умножения и деления, так и более сложные операции, такие как вычисление тригонометрических функций Конструктивно заложенные в микропроцессор сигналы, позволяют передавать работу сопроцессору и затем получать результаты обработки. Чтобы использовать арифметический сопроцессор, находящийся в составе компьютера, необходимы программы, которые могут выдавать специальные коды, необходимые для запуска сопроцессора. 2Основной алгоритм работы процессора. Процессор начинает работу после того, как программа за
писана в память ЭВМ, а в Счетчик Команд записан адрес первой
команды программы. Работу процессора можно описать следующим циклом: _ 2НЦ ¦ чтение команды из памяти по адресу, записанному в СК ¦ увеличение СК на длину прочитанной команды ¦ выполнение прочитанной команды _ 2КЦ Обратите внимание, что после чтения очередной команды
процессор увеличивает СК на длину команды. Поэтому при следую
щем выполнении тела цикла процессор прочтет и выполнит следую
щую команду программы, потом еще одну и т. д. Цикл закончится,
когда встретится и будет выполнена специальная команда "стоп". В итоге ЭВМ автоматически, без участия человека, команда за командой выполнит 2всю команду 0 целиком. Автоматизм работы процессора, возможность выполнения
длинных последовательностей команд без участия человека - одна из основных отличительных осбенностей ЭВМ как универсальной машины обработки информации. _ 2Г Л А В А 1 0П Р И Н Ц И П П Р О Г Р А М М Н О Г О _У 2 0П 2 0Р 2 0А 2 0В 2 0Л 2 0Е 2 0Н 2 0И 2 0Я. Память машины можно представлять себе как длинную
страницу, состоящую из отдельных строк. Каждая такая строка называется _ячейкой памяти . , и в свою очередь, разделяется на разряды. Содержимым любого разряда может быть либо 0, либо 1. Значит, в любую ячейку памяти записывается некоторый набор нулей и единиц - _машинное слово ... Все ячейки памяти занумерованы. Номер ячейки называют её _адресом ... Наличие у каждой ячейки адреса позволяет отличать ячейки
друг от друга, обращаться к любой ячейке, чтобы записать в неё новую информацию или извлечь ту информацию, которая в ней хранится. Все ЭВМ работают в принципе одинаково. Когда бы вы ни
заглянули в память ЭВМ, в её ячейках хранятся наборы нулей и единиц. _ЭВМ выполняет без участия человека не только одну _команду, но и длинную последовательность команд (программу) ... В этом и состоит один из основных принципов работы ЭВМ - _принцип _программного управления ... Каждая команда кодируется некоторой последовательностью
из нулей и единиц и помещается, как и число, в одной ячейке оперативной памяти. Команда состоит из двух частей : кодовой и адресной. Кодовая часть команды указывает, какое действие должно быть выполнено, а адресная определяет расположение в памяти компьютера исходных данных и результата. Общий вид команды машины может быть таким: К А1 А2 А3 , где К - код действия, а А1, А2, А3
адреса ячеек памяти (на каждый адрес отводится по три разряда). Для выполнения команд служит специальное _арифметико-логическое устройство . (АЛУ). Оно состоит из двух особых ячеек - _счётчика команд . и _регистра команд . , а также _сумматора ... При выполнении ЭВМ программы в счётчик команд последовательно заносятся номера ячеек, где содержатся исполняемые команды, сами команды помещаются в регистр команд, а в сумматоре происходят арифметические действия. Сумматор также имеет свою ячейку - для промежуточных результатов вычислений. Отметим, что команды современных ЭВМ могут занимать несколько ячеек памяти. 2КОМАНДЫ 0 2ПРОЦЕССОРА.
21. А 0РИФМЕТИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ - это такие операции, как сложение, вычитание, умножение, деление и другие.
22. Л 0ОГИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ - это такие операции, как сравнение, отредактировать и отметить, логическое И и логическое ИЛИ, исключение, проверка по маске и прочее.
23. О 0ПЕРАЦИИ ВВОДА-ВЫВОДА - это такие операции, как начать, остановить, опросить устройства ввода-вывода, опросить каналы и так далее.
24. О 0ПЕРАЦИИ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ СОСТОЯНИЯ - это такие операции, как проверить и установить, загрузить реальные адреса и так далее. 2СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:
21. 0А. Г. Кушниренко, Г. В. Лебедев, Р. А. Сворень. "ОСНОВЫ ИНФОРМАТИКИ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ. " МОСКВА "ПРОСВЕЩЕНИЕ" 1990
22. 0А. Г. Гейн, В. Г. Житомирский, Е. В. Линецкий, М. В. Сапир, В. Ф. Шолохович. "ОСНОВЫ ИНФОРМАТИКИ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ. " МОСКВА "ПРОСВЕЩЕНИЕ" 1994.
23. 0А. М. Кенин, Н. С. Печенкина. "РАБОТА НА IBM PC. " МОСКВА "КНИГА, ЛТД" 1993
24. 0В. Э. Фигурнов. "IBM PC ДЛЯ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ. " САНКТ-ПЕТЕРБУРГ АО "КОРУНА" 1994
25. 0О. Е. Вершинин. "ЗА СТРАНИЦАМИ УЧЕБНИКА ИНФОРМАТИКИ. " МОСКВА "ПРОСВЕЩЕНИЕ" 1992
26. 0Р. В. Дробышевский, А. П. Лифенко. "ПК ДЛЯ НАЧИНАЮЩИХ" ЛЕНИНГРАД ИМА-пресс, АПН 1990 27. 28. 29.