Реферати

Курсова робота: Призначення і функції процесора, структура і функціонування мікропроцесора

Вірусний маркетинг 3. Федеральне агентство по утворенню ГОУ ВПО "Омський державний університет ім. Ф. М. Достоєвського" Факультет міжнародного бізнесу Кафедра маркетингу і реклами

Кільцеві превентори. УНІВЕРСАЛЬНІ ( Кільцеві превентори призначені для герметизації устя шпари при наявності колони чи труб під час відсутності її. Установлено наступна систему позначення кільцевих превенторов: ПУ - превентор кільцевий (універсальний); конструктивне виконання;

Облік основних засобів 2 Основні виробничі. Зміст 1.1 Основні фонди підприємства 2 1.2 Основні засоби, їхня структура і класифікація 2 1.3 Знос основних засобів 2 2.1 Облік основних засобів 5

Бюджетна система Російської Федерації 2 Історія становлення. ЗМІСТ УВЕДЕННЯ РОЗДІЛ 1. БЮДЖЕТНИЙ ПРИСТРІЙ РФ 1.1 Становлення бюджетної системи РФ 1.2 Бюджетна система РФ. Принцип побудови бюджетної системи

Технологічний процес виготовлення шківа. Федеральне агентство по утворенню Державна освітня установа вищого професійного утворення "Санкт Петербурзький державний університет сервісу й економіки"

ЗМІСТ

ВВЕДЕННЯ

1. ПРИЗНАЧЕННЯ І ОСНОВНІ ФУНКЦІЇ ПРОЦЕСОРА

2. ТИПИ ПРОЦЕСОРІВ

3. СПІВПРОЦЕСОРИ

4. СТРУКТУРА МІКРОПРОЦЕСОРА

4.1 Пристрій управління

4.2 Мікропроцессорная пам'ять

4.3 Інтерфейсна частина мікропроцесора

ВИСНОВОК

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

ВВЕДЕННЯ

Процесор (або центральний процесор, ЦП) - це транзисторна мікросхема, яка є головним обчислювальним і керуючим елементом комп'ютера.

Англійська назва процесора - CPU (Central Processing Unit).

Процесор являє собою спеціально вирощений напівпровідниковий кристал, на якому розташовуються транзистори, сполучені напиленними алюмінієвими провідниками. Кристал вміщується в керамічний корпус з контактами.

У першому процесорі компанії Intel - i4004, випущеному в 1971 році, на одному кристалі було 2300 транзисторів, а в процесорі Intel Pentium 4, випущеному 14 квітня 2003 року, їх вже 55 мільйонів.

Сучасні процесори виготовляються по 0,13-мікронній технології, т. е. товщина кристала процесора становить 0,13 мікрон. Для порівняння - товщина кристала першого процесора Intel була 10 мікрон.

У нашій курсовій роботі ми ставимо метою розглянути призначення, основні функції процесора, його основні особливості, а також описати структуру і функціонування мікропроцесорів.

1. ПРИЗНАЧЕННЯ І ОСНОВНІ ФУНКЦІЇ ПРОЦЕСОРА

Центральний процесор (ЦП; англ. centralprocessingunit, CPU, дослівно - центральний обчислювальний пристрій) - виконавець машинних інструкцій, частина апаратного забезпечення комп'ютера або логічного контроллера, що програмується, що відповідає за виконання операцій, заданих програмами.

Сучасні ЦП, що виконуються у вигляді окремих мікросхем (чопів), реалізуючий всі особливості, властиві даного роду пристроям, називають мікропроцесорами. З середини 1980-х останні практично витіснили інші види ЦП, внаслідок чого термін став все частіше і частіше сприйматися як звичайний синонім слова «мікропроцесор». Проте, це не так: центральні процесорні пристрої деяких суперкомп'ютерів навіть сьогодні являють собою складні комплекси великих (БІС) і сверхбольших інтегральних схем (СБИС).

Спочатку термін «Центральний процесорний пристрій» описував спеціалізований клас логічних машин, призначених для виконання складних комп'ютерних програм. Внаслідок досить точної відповідності цього призначення функціям комп'ютерних процесорів, що існували в той час, він природним образом був перенесений на самі комп'ютери. Початок застосування терміну і його абревіатури по відношенню до комп'ютерних систем був встановлений в 1960-е роки. Пристрій, архітектура і реалізація процесорів відтоді неодноразово мінялися, однак їх основні функції, що виконуються залишилися тими ж, що і раніше.

Ранні ЦП створювалися у вигляді унікальних складових частин для унікальних, і навіть єдиних в своєму роді, комп'ютерних систем. Пізніше від способу розробки процесорів, що дорого коштує, призначених для виконання однією єдиною або декількох узкоспециализированних програм, виробники комп'ютерів перейшли до серійного виготовлення типових класів багатоцільових процесорних пристроїв. Тенденція до стандартизації комп'ютерних комлектуючий зародилася в епоху бурхливого розвитку напівпровідникових елементів, мейнфреймов і миникомпьютеров, а з появою інтегральних схем вона стала ще більш популярною. Створення мікросхем дозволило ще більше збільшити складність ЦП з одночасним зменшенням їх фізичних розмірів. Стандартизація і мініатюризація процесорів привели до глибокого проникнення заснованих на них цифрових пристроїв в повсякденне життя людини. Сучасні процесори можна знайти не тільки в таких високотехнологічних пристроях, як комп'ютери, але і в автомобілях, калькуляторах, мобільних телефонах і навіть в дитячих іграшках. Частіше за все вони представлені микроконтроллерами, де крім обчислювального пристрою на кристалі розташовані додаткові компоненти (пам'ять програм і даних, інтерфейси, порти введення/висновку, таймери, і інш.). Сучасні обчислювальні можливості микроконтроллера порівнянні з процесорами персональних ЕОМ десятирічної давності, а частіше навіть значно перевершують їх показники.

Більшість сучасних процесорів для персональних комп'ютерів, загалом, засновані на тій або інакшій версії циклічного процесу послідовної обробки інформації, винайденому Джоном фон Нейманом.

Д. фон Нейман вигадав схему споруди комп'ютера в 1946 році [6, з. 115]. Найважливіші етапи цього процесу приведені нижче. У різній архітектурі і для різних команд можуть бути потрібні додаткові етапи. Наприклад, для арифметичних команд можуть бути потрібні додаткові звернення до пам'яті, під час яких проводиться прочитання операндів і запис результатів. Відмітною особливістю архітектури фон Неймана є те, що інструкції і дані зберігаються в одній і тій же пам'яті.

Етапи циклу виконання:

1. Процесор виставляє число, що зберігається в регістрі лічильника команд, на шину адреси, і віддає пам'яті команду читання;

2. Виставлене число є для пам'яті адресою; пам'ять, отримавши адресу і команду читання, виставляє вміст, що зберігається за цією адресою, на шину даних, і повідомляє про готовність;

3. Процесор отримує число з шини даних, інтерпретує його як команду (машинну інструкцію) з своєї системи команд і виконує її;

4. Якщо остання команда не є командою переходу, процесор збільшує на одиницю (в припущенні, що довжина кожної команди рівна одиниці) число, що зберігається в лічильнику команд; в результаті там утвориться адреса наступної команди;

5. Знов виконується п. 1.

Даний цикл виконується незмінно, і саме він називається процесом (звідки і сталося назва пристрою).

Під час процесу процесор прочитує послідовність команд, що містяться в пам'яті, і виконує їх. Така послідовність команд називається програмою і представляє алгоритм роботи процесора. Черговість лічення команд змінюється у випадку, якщо процесор прочитує команду переходу - тоді адреса наступної команди може виявитися іншою. Іншим прикладом зміни процесу може служити випадок отримання команди останова або перемикання в режим обробки переривання.

Команди центрального процесора є найнижчим рівнем управління комп'ютером, тому виконання кожної команди неминуче і безумовне. Не проводиться ніякої перевірки на допустимість дій, що виконуються, зокрема, не перевіряється можлива втрата цінних даних. Щоб комп'ютер виконував тільки допустимі дії, команди повинні бути відповідним образом організовані у вигляді необхідної програми.

Швидкість переходу від одного етапу циклу до іншого визначається тактовим генератором. Тактовий генератор виробляє імпульси, службовців ритмом для центрального процесора. Частота тактових імпульсів називається тактовою частотою.

Розглянемо конвейєрну архітектуру процесора. Конвейєрна архітектура (pipelining) була введена в центральний процесор з метою підвищення швидкодії. Звичайно для виконання кожної команди потрібно здійснити деяку кількість однотипних операцій, наприклад: вибірка команди з ОЗУ, дешифрация команди, адресація операнда в ОЗУ, вибірка операнда з ОЗУ, виконання команди, запис результату в ОЗУ. Кожну з цих операцій зіставляють одному рівню конвейєра. Наприклад, конвейєр мікропроцесора з архітектурою MIPS-I містить чотири стадії:

· отримання і декодування інструкції (Fetch)

· адресація і вибірка операнда з ОЗУ (Memory access)

· виконання арифметичних операцій (Arithmetic Operation)

· збереження результату операції (Store)

Після звільнення k-й рівня конвейєра вона відразу приступає до роботи над наступною командою. Якщо передбачити, що кожний рівень конвейєра тратить одиницю часу на свою роботу, то виконання команди на конвейєрі довжиною в n рівнів займе n одиниць часу, однак в самому оптимістичному випадку результат виконання кожної наступної команди буде виходити через кожну одиницю часу.

Дійсно, при відсутності конвейєра виконання команди займе n одиниць часу (оскільки для виконання команди по колишньому необхідно виконувати вибірку, дешифрацию і т. д.), і для виконання m команд знадобиться одиниць часу; при використанні конвейєра (в самому оптимістичному випадку) для виконання m команд знадобиться всього лише n + m одиниць часу.

Чинники, що знижують ефективність конвейєра:

1) простій конвейєра, коли деякі рівні не використовуються (напр., адресація і вибірка операнда з ОЗУ не потрібні, якщо команда працює з регістрами);

2) очікування: якщо наступна команда використовує результат попередньої, то остання не може почати виконуватися до виконання першою (це долається при використанні позачергового виконання команд, out-of-order execution);

3) очищення конвейєра при попаданні в нього команди переходу (цю проблему вдається згладити, використовуючи прогноз переходів).

Деякі сучасні процесори мають більше за 30 рівнів в конвейєрі, що збільшує продуктивність процесора, однак приводить до великого часу простою (наприклад, у разі помилки в прогнозі умовного переходу.)

Першим загальнодоступним мікропроцесором був 4-розрядний Intel 4004. Його змінили 8-розрядний Intel 8080 і 16-розрядний 8086, основи архітектури всіх сучасних настільних процесорів, що заклали. Але через поширеність 8-розрядних модулів пам'яті був випущений 8088, клон 8086 з 8-розрядною шиною пам'яті. Потім проїхала його модифікація 80186. У процесорі 80286 з'явився захищений режим з 24-битной адресацією, що дозволяв використати до 16 Мб пам'яті. Процесор Intel 80386 з'явився в 1985 році і привніс поліпшений захищений режим, 32-битную адресацію, що дозволила використати до 4 Гб оперативної пам'яті і підтримку механізму віртуальної пам'яті. Ця лінійка процесорів побудована на регістровій обчислювальній моделі.

Паралельно розвиваються мікропроцесори, що взяли за основу стекову обчислювальну модель.

Розглянемо технологію виготовлення процесорів.

У сучасних комп'ютерах процесори виконані у вигляді компактного модуля (розмірами біля 5×5×0,3 см) що вставляється в ZIF-сокет. Велика частина сучасних процесорів реалізована у вигляді одного напівпровідникового кристала, вмісного мільйони, а з недавнього часу навіть мільярди транзисторів. У перших комп'ютерах процесори були громіздкими агрегатами, що займали часом цілі шафи і навіть кімнати, і були виконані на великій кількості окремих компонентів.

На початку 1970-х років завдяки прориву в технології створення БІС і СБИС (великих і сверхбольших інтегральних схем, відповідно), мікросхем, стало можливим розмістити всі необхідні компоненти ЦП в одному напівпровідниковому пристрої. З'явилися так звані мікропроцесори. Зараз слова мікропроцесор і процесор практично стали синонімами, але тоді це було не так, тому що звичайні (великі) і микропроцессорние ЕОМ мирно співіснували ще, принаймні, 10-15 років, і тільки на початку 1980-х років мікропроцесори витіснили своїх старших побратимів. Треба сказати, що перехід до мікропроцесорів дозволив потім створити персональні комп'ютери, які тепер проникли майже в кожний будинок [1, з. 88].

Перший мікропроцесор Intel 4004 був представлений 15 листопада 1971 року корпорацією Intel. Він містив 2300 транзисторів, працював на тактовій частоті 740 кГц і коштував 300 долл.

За роки існування технології мікропроцесорів була розроблена безліч різної їх архітектури. Багато Хто з них (в доповненому і вдосконаленому вигляді) використовується і понині. Наприклад, Intel x86, розвинена спочатку в 32-битную IA-32, а пізніше в 64-битную x86-64 (яка у Intel називається EM64T). Процесори архітектури x86 спочатку використовувалися тільки в персональних комп'ютерах компанії IBM (IBM PC), але в цей час все більш активно використовуються у всіх областях комп'ютерної індустрії, від суперкомп'ютерів до рішень, що вбудовуються. Також можна перерахувати таку архітектуру як Alpha, POWER, SPARC, PA-RISC, MIPS (RISC - архітектура) і IA-64 (EPIC-архітектура).

Більшість процесорів що використовуються в цей час є Intel-сумісними, тобто мають набір інструкцій і пр., як процесори компанії Intel.

Найбільш популярні процесори сьогодні виробляють фірми Intel, AMD і IBM. Серед процесорів від Intel: 8086, i286 (в комп'ютерному сленгу називається «двійка», «двушка»), i386 («трійка», «трешка»), i486 («четвірка»), Pentium («пень», «пеньок», «другий пень», «третій пень» і т. д. Спостерігається також повернення назв: Pentium III називають «трійкою», Pentium 4 - «четвіркою»), Pentium II, Pentium III, Celeron (спрощений варіант Pentium), Pentium 4, Core 2 Quad, Core i7, Xeon (серія процесорів для серверів), Itanium, Atom (серія процесорів для техніки, що вбудовується ) і інш. AMD має в своїй лінійці процесори архітектури x86 (аналоги 80386 і 80486, сімейство K6 і сімейство K7 - Athlon, Duron, Sempron) і x86-64 (Athlon 64, Athlon 64 X2, Phenom, Opteron і інш.).

2. ТИПИ ПРОЦЕСОРІВ

CISC-процесори

Complex Instruction Set Computer - обчислення зі складним набором команд. Процесорна архітектура, заснована на ускладненому наборі команд. Типовими представниками CISC є сімейство мікропроцесорів Intel x86 (хоч вже багато років ці процесори є CISC тільки за зовнішньою системою команд).

RISC-процесори

Reduced Instruction Set Computer - обчислення з скороченим набором команд. Архітектура процесорів, побудована на основі скороченого набору команд. Характеризується наявністю команд фіксованої довжини, великої кількості регістрів, операцій типу регістр-регістр, а також відсутністю непрямої адресації. Концепція RISC розроблена Джоном Коком (John Cocke) з IBM Research, назва вигадана Девідом Паттерсоном (David Patterson).

Серед перших реалізацій цієї архітектури були процесори MIPS, PowerPC, SPARC, Alpha, PA-RISC. У мобільних пристроях широко використовуються ARM-процесори.

MISC-процесори

Minimum Instruction Set Computer - обчислення з мінімальним набором команд. Подальший розвиток ідей команди Чака Мура, який вважає, що принцип простоти, початковий для RISC-процесорів, дуже швидко відійшов на задній план. У запалу боротьби за максимальну швидкодію, RISC наздогнав і перегнав багато які CISC процесори по складності. Архітектура MISC будується на стековій обчислювальній моделі з обмеженим числом команд (приблизно 20-30 команд).

Многоядерние процесори

Містять декілька процесорних ядер в одному корпусі (на одному або декількох кристалах).

Процесори, призначені для роботи однієї копії операційної системи на декількох ядрах, являють собою високоинтегрированную реалізацію мультипроцессорности.

Двухъядерность процесорів включає такі поняття, як наявність логічних і фізичних ядер: наприклад двухъядерний процесор Intel Core Duo складається з одного фізичного ядра, яке в свою чергу розділене на два логічних. Процесор Intel Core 2 Quad складається з двох фізичних ядер, кожне з яких в свою чергу розділене на два логічних ядра, що істотно впливає на швидкість його роботи.

10 вересня 2007 року були випущені в продаж нативние (у вигляді одного кристала) четирехъядерние процесори для серверів AMD Opteron, що мали в процесі розробки кодову назву AMD Opteron Barcelona. 19 листопада 2007 року вийшов в продаж четирехъядерний процесор для домашніх комп'ютерів AMD Phenom. Ці процесори реалізовують нову микроархитектуру K8L (K10).

27 вересня 2006 року Intel продемонструвала прототип 80-ядерного процесора. Передбачається, що масове виробництво подібних процесорів стане можливе не раніше за перехід на 32-нанометровий техпроцесс, а це в свою чергу очікується до 2010 року.

26 жовтня 2009 року Tilera анонсировалаhttp://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D1%80%D0%BE%D1%86%D0%B5%D1%81%D1%81%D0- cite_note-3#cite_note-3 100-ядерний процесор широкого призначення серії TILE-Gx. Кожне процесорне ядро являє собою окремий процесор з кешем 1, 2 і 3 рівнів. Ядра, пам'ять і системна шина пов'язані за допомогою технології Mesh Network. Процесори виробляються по 40-нм нормах техпроцесса і працюють на тактовій частоті 1,5 ГГц. Випуск 100-ядерних процесорів призначений на початок 2011 року.

На даний момент масово доступні двох-, чотирьох- і шестиядерние процесори, зокрема Intel Core 2 Duo на 65-нм ядрі Conroe (пізніше на 45-нм ядрі Wolfdale) і Athlon 64 X2 на базі микроархитектури K8. У листопаді 2006 року вийшов перший четирехъядерний процесор Intel Core 2 Quad на ядрі Kentsfield, що являє собою зборку з двох кристалів Conroe в одному корпусі. Нащадком цього процесора став Intel Core 2 Quad на ядрі Yorkfield (45 нм), архітектурно схожому з Kentsfield але що має більший об'єм кеша і робочі частоти.

Компанія AMD пішла по власному шляху, виготовляючи четирехъядерние процесори єдиним кристалом (на відміну від Intel, перші четирехъядерние процесори якої являють собою фактично склеювання двох двухъядерних кристалів). Незважаючи на всю прогресивність подібного підходу перший «четирехъядерник» фірми, що отримав назву AMD Phenom X4, вийшов не дуже вдалим. Його відставання від сучасних йому процесорів конкурента складало від 5 до 30 і більше за відсотки в залежності від моделі і конкретних задач.

До 1-2 кварталу 2009 року обидві компанії оновили свої лінійки четирехъядерних процесорів. Intel представила сімейство Core i7, що складається з трьох моделей, працюючих на різних частотах. Основними ізюминка даного процесора є використання трехканального контроллера пам'яті (типу DDR-3) і технології емулювання восьми ядер (корисно для деяких специфічних задач). Крім того, завдяки загальній оптимізації архітектури вдалося значно підвищити продуктивність процесора в багатьох типах задач. Слабою стороною платформи, що використовує Core i7, є її надмірна вартість, оскільки для установки даного процесора необхідна дорога материнська плата на чипсете Intel X58 і трехканальний набір пам'яті типу DDR3, також що має на даний момент високу вартість.

Компанія AMD в свою чергу представила лінійку процесорів Phenom II X4. При її розробці компанія врахувала свої помилки: був збільшений об'єм кеша (явно недостатній у першого «Фенома»), а виробництво процесора було перекладене на 45 нм техпроцесс, що дозволив знизити тепловиділення і значно підвищити робочі частоти. Загалом, AMD Phenom II X4 по продуктивності стоїть врівень з процесорами Intel попереднього покоління (ядро Yorkfield) і вельми значно відстає від Intel Core i7. Однак, беручи до уваги помірну вартість платформи на базі цього процесора, його ринкові перспективи виглядають куди більш райдужно, ніж у попередника.

3. СПІВПРОЦЕСОРИ

Співпроцесор - спеціалізований процесор, що розширює можливості центрального процесора комп'ютерної системи, але оформлений як окремий функціональний модуль. Фізично співпроцесор може бути окремою мікросхемою або може бути вбудований в центральний процесор (як це робиться у разі математичного співпроцесора в процесорах для ПК починаючи з Intel 486DX).

Математичний співпроцесор 80x287 в колодці на базовій платі персонального комп'ютера.

Розрізнюють наступні види співпроцесорів:

· математичні співпроцесори загального призначення, звичайно прискорюючі обчислення з плаваючою точкою,

· співпроцесори введення-висновку (наприклад - Intel 8089), що розвантажують центральний процесор від контролю за операціями введення-висновку або що розширюють стандартний адресний простір процесора,

· співпроцесори для виконання яких-небудь узкоспециализированних обчислень.

Співпроцесори можуть входити в набір логіки, розроблений однією конкретною фірмою (наприклад, Intel випускала в комплекті з процесором 8086 співпроцесори 8087 і 8089) або випускатися стороннім виробником (наприклад, Weitek 1064 для M68k і 1067 для Intel 80286).

Співпроцесор розширює систему інструкцій центрального процесора, тому для його використання, програма (що компілюється без інтерпретації і виклику зовнішніх бібліотек) повинна містити ці інструкції. Настройки сучасних компіляторів для мов високого рівня під процесори сімейства x86 часто дозволяють вибирати: використати математичний співпроцесор чи ні, що особливо важливо при створенні коду, який буде виконуватися всередині обробника апаратного переривання.

4. СТРУКТУРА МІКРОПРОЦЕСОРА

Розробкою мікропроцесорів в Росії займаються ЗАТ «МЦСТ» і НИИСИ РАН.

НИИСИ розробляє процесори серії Komdiv на основі архітектури MIPS.

МЦСТ розроблені і впроваджені у виробництво універсальні RISC-мікропроцесори з проектними нормами 130 і 350 нм. Завершена розробка суперскалярного процесора нового покоління Ельбрус. Основні споживачі російських мікропроцесорів - підприємства ВПК.

Історія розвитку мікропроцесора включає наступні етапи:

· 1998 рік, SPARC-сумісний мікропроцесор з технологічними нормами 500 нм і частотою 80 МГц.

· 2001 рік, МЦСТ - SPARC-сумісний мікропроцесор з технологічними нормами 350 нм і тактовою частотою 150 МГц.

· 2003 рік, МЦСТ - SPARC-сумісний мікропроцесор з технологічними нормами 130 нм і тактовою частотою 500 МГц.

· 2004 рік, Ельбрус 2000 (E2K) - мікропроцесор нового покоління на повністю рекомендованій технології з технологічними нормами 130 нм і тактовою частотою 300 МГц (авторські права захищені 70 патентами). E2K має розроблену російськими вченими варіант архітектури явного параллелизма, аналог VLIW/EPIC.

· Січень 2005 року. Успішно завершені державні випробування МЦСТ. Цей мікропроцесор з'явився базовим для п'яти нових модифікацій обчислювального комплексу Ельбрус-90микро, успішно минулих типові випробування в кінці 2004 року.

· На базі МЦСТ в рамках проекту Ельбрус-90микро створений микропроцессорний модуль МВ/З, що фактично є одноплатной ЕОМ.

· На базі ядра МЦСТ почата розробка двухпроцессорной системи на кристалі (СНК). На кристалі будуть також розміщені всі контроллери, що забезпечують її функціонування як самостійної ЕОМ. На базі СНК планується створення сімейств нових малогабаритних обчислювальних пристроїв, що носяться - ноутбуков, наладонников, GPS-привязчиков і т. п.

· Травень 2005 року - отримані перші зразки мікропроцесора Ельбрус 2000.

4.1 Пристрій управління

Мікропроцесор або мікрокомп'ютер є практично закінченою системою управління. Він має складну архітектуру і являє собою сверхбольшую інтегральну схему, виконану, як правило, на одному напівпровідниковому кристалі. Різні типи мікропроцесорів відрізняються типом і розміром пам'яті, набором команд, швидкістю обробки даних, кількістю вхідних і вихідних ліній, розрядністю даних. У самому загальному вигляді структурна схема мікропроцесора може мати наступний вигляд (малюнок 1):

Малюнок 1 - Структурна схема мікропроцесора

Центральний процесор (CPU) є обов'язковим вузлом будь-якого микропроцессорного пристрою, його ядром. У його склад входить: арифметико-логічний пристрій (АЛУ); регістр-акумулятор; логічні пристрої управління і синхронізації; внутрішня шина.

Арифметико-логічний пристрій виконує арифметичні або логічні операції над даними, представленими в двійковому або двійково-десятеричному коді. Результат виконання операції зберігається в так званому регістрі-акумуляторі. Регістр-акумулятор являє собою елементи оперативної пам'яті, але, на відміну від ОЗУ, обмін інформацією виробляється більш короткими командами, т. е. регістр-акумулятор є найбільш швидкодіючим пристроєм пам'яті мікропроцесора.

Пристрій управління і синхронізації застосовується для управління іншими вузлами мікропроцесора, забезпечуючи виконання необхідних задач відповідно до програми, що зберігається в ПЗУ. Вузол синхронізації забезпечує синхронну роботу всіх вузлів за допомогою імпульсів синхронізації і інших керуючих сигналів. До складу пристрою управління і синхронізації входить тактовий генератор і формувач тактових імпульсів. Для генерації імпульсів синхронізації використовується кварцовий генератор, що має зовнішній кварцовий резонатор. Частота тактового генератора визначає швидкодію мікропроцесора.

Зв'язок між різними елементами мікропроцесора здійснюється за допомогою внутрішньої шини. Шина - це група провідників, що використовуються як лінія зв'язку для передачі цифрової інформації. У мікропроцесорі є три основних вигляду шин: це шина даних, адресна шина і шина управління.

Шина даних забезпечує передачу даних між вузлами процесора. Адресна шина використовується для передачі адреси елемента пам'яті з метою отримати дані з постійного запам'ятовуючого пристрою або оперативного запам'ятовуючого пристрою. Шина управління використовується для передачі керуючих сигналів від мікропроцесора до інших елементів системи.

Постійний запам'ятовуючий пристрій (ПЗУ) використовується для зберігання постійної інформації, яка вводиться в нього на етапі виробництва мікропроцесора і не може бути змінена. Це означає, що записані на заводі-виготівникові дані зберігаються незмінними при вимкненні живлення мікропроцесора. ПЗУ розташоване на кристалі мікропроцесора і складається з великої кількості осередків. Кожний елемент пам'яті має свій порядковий номер, званий адресою. У цих осередках зберігаються коди команд - це і є керуюча програма, що виконується мікропроцесором під час його роботи. Інформація вводиться в ПЗУ на етапі виготовлення мікропроцесора, а процедура введення цієї інформації називається масочним програмуванням.

Оперативний запам'ятовуючий пристрій (ОЗУ) використовується для тимчасового зберігання проміжних даних. Мікропроцесор в процесі роботи може змінювати ці дані. При вимкненні живлення інформація, що зберігається тимчасово в ОЗУ, не зберігається.

Пристрій введення/висновку (інтерфейс введення/висновку) забезпечує зв'язок з периферійними пристроями - мікросхемами, клавіатурою і інш. Підключення до зовнішніх пристроїв проводиться через спеціальні пристрої, звані портами. Вони виконані у вигляді набору двонапрямний ліній. На структурній схемі показаний паралельний 8-розрядний порт (висновки 0...7), який можна конфігурувати різним образом. Послідовний порт можна реалізувати, використовуючи дві лінії паралельного порту - одну для передачі, іншу для прийому необхідних даних. Кількість портів може бути будь-яке і залежить від задач, що виконуються мікропроцесором.

4.2 Мікропроцессорная пам'ять

Мікропроцессорная пам'ять (МПП) - служить для короткочасного зберігання, запису і видач інформації, що безпосередньо використовується в обчисленнях в найближчі такти роботи машини. МПП будується на регістрах і використовується для забезпечення високої швидкодії машини, бо основна пам'ять (ОП) не завжди забезпечує швидкість запису, пошуку і лічення інформації, необхідну для ефективної роботи швидкодіючого мікропроцесора. Регістри - швидкодіючі елементи пам'яті різної довжини (на відміну від осередків ОП, що мають стандартну довжину 1 байт і більш низька швидкодія).

4.3 Інтерфейсна частина мікропроцесора

Інтерфейсна система мікропроцесора реалізовує сполучення і зв'язок з іншими пристроями ПК; включає в себе внутрішній інтерфейс МП, буферні запам'ятовуючі регістри і схеми управління портами введення-висновку (ПВВ) і системною шиною. Інтерфейс (interface) - сукупність коштів сполучення і зв'язки пристроїв комп'ютера, що забезпечує їх ефективну взаємодію. Порт введення-висновку (I/ПРО - Input/Output port) - апаратура сполучення, що дозволяє підключити до мікропроцесора інший пристрій ПК. Генератор тактових імпульсів. Він генерує послідовність електричних імпульсів; частота імпульсів, що генеруються визначає тактову частоту машини.

Проміжок часу між сусідніми імпульсами визначає час одного такту роботи машини або просто такт роботи машини.

Частота генератора тактових імпульсів є однією з основних характеристик персонального комп'ютера і багато в чому визначає швидкість його роботи, бо кожна операція в машині виконується за певну кількість тактів.

Системна шина. Це основна інтерфейсна система комп'ютера, що забезпечує сполучення і зв'язок всіх його пристроїв між собою. Системна шина включає в себе:

- кодову шину даних (КШД), вмісну проводи і схеми сполучення для паралельної передачі всіх розрядів числового коду (машинного слова) операнда;

- кодову шину адреси (КША), що включає проводи і схеми сполучення для паралельної передачі всіх розрядів коду адреси елемента основної пам'яті або порту введення-виведення зовнішнього;

- кодову шину інструкцій (КШИ), вмісну проводи і схеми сполучення для передачі інструкцій (керуючих сигналів, імпульсів) у всі блоки машини;

- шину живлення, що має проводи і схеми сполучення для підключення блоків ПК до системи енергоживлення. Системна шина забезпечує три напрями передачі інформації:

1) між мікропроцесором і основною пам'яттю;

2) між мікропроцесором і портами введення-виведення зовнішніх;

3) між основною пам'яттю і портами введення-виведення зовнішніх (в режимі прямого доступу до пам'яті).

Всі блоки, а точніше їх порти введення-висновку, через відповідну уніфіковану роз'єм (стики) підключаються до шини одноманітно: безпосередньо або через контроллери (адаптери). Управління системною шиною здійснюється мікропроцесором або безпосереднє, або, що частіше, через додаткову мікросхему - контроллер шини, що формує основні сигнали управління [7, з. 213]. Обмін інформацією між зовнішніми пристроями і системною шиною виконується з використанням ASCII-кодів.

Основна пам'ять (ОП). Вона призначена для зберігання і оперативного обміну інформацією з іншими блоками машини. ОП містить два вигляду запам'ятовуючих пристроїв: постійний запам'ятовуючий пристрій (ПЗУ) і оперативний запам'ятовуючий пристрій (ОЗУ).

ПЗУ служить для зберігання незмінної (постійної) програмної і довідкової інформації, дозволяє оперативно тільки прочитувати інформацію, що зберігається в йому (змінити інформацію в ПЗУ не можна).

ОЗУ призначене для оперативного запису, зберігання і лічення інформації (програм і даних), що безпосередньо бере участь в інформаційно-обчислювальному процесі, що виконується ПК в поточний період часу.

Головними достоїнствами оперативної пам'яті є її висока швидкодія і можливість звернення до кожного елемента пам'яті окремо (прямий адресний доступ до осередку). Як нестача ОЗУ потрібно відмітити неможливість збереження інформації в ній після вимкнення живлення машини (енергозависимость) [5, з. 99].

Таким чином, мікропроцесор являє собою складним образом організовану структуру, кожний елемент якої виконує певну функцію.

З АКЛЮЧЕНИЕ

Основні функції визначають призначення ЕОМ: обробка і зберігання інформації, обмін інформацією із зовнішніми об'єктами. Додаткові функції підвищують ефективність виконання основних функцій: забезпечують ефективні режими її роботи, діалог з користувачем, високу надійність і інш. Названі функції ЕОМ реалізовуються за допомогою її компонентів: апаратних і програмних засобів.

Структура комп'ютера - це деяка модель, що встановлює склад, порядок і принципи взаємодії вхідних в неї компонентів.

Персональний комп'ютер - це настільна або переносна ЕОМ, що задовольняє вимогам общедоступности і універсальності застосування. Достоїнствами ПК є:

1) мала вартість, що знаходиться в межах доступності для індивідуального покупця;

2) автономність експлуатації без спеціальних вимог до умов навколишнього середовища;

3) гнучкість архітектури, що забезпечує її адаптивность до різноманітних застосувань в сфері управління, науки, освіти, в побуті;

4) "дружественность" операційної системи і іншого програмного забезпечення, зумовлююча можливість роботи з нею користувача без спеціальної професійної підготовки;

5) висока надійність роботи.

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1. Богумирский В. С. Руководство користувача ПК. У 2-х ч. - СПб: Асоціація OILCO, 1992. - 88 з.

2. Макарова Н. В., Ніколайчук Г. С., Тітова Ю. Ф. Компьютерноє діловодство. - СПб.: Видавничий будинок «Пітер», 2002.

3. Назаров П. М. Компьютерние технології обробки інформації. - М.: Фінанси і статистика, 1995.

4. Пасько В. П. Word 6.0 для Windows (русифікована версія). - Київ: BHV, 1995.

5. Під ред. Косарева В. П., Королева Ю. М. Економічеська інформатика і обчислювальна техніка. - М.: Перспектива, 2000. - 99с.

6. Під ред. проф. Шуремова Е. Л., доц. Тимаковой Н. А., доц. Мамонтовой Е. А. Практікум по економічній інформатиці. - М.: Перспектива, 2000.

7. Розсадив Борланд. RunningWord 6.0 для Windows (Російська редакція). - М.: ТОО ChannelTradingLtd., 1995. - 213 з.