Интерфейсная часть мп

Интерфейсная часть МП предназначена для связи и согласования МП с системной шиной компьютера, а также для приема, предварительного анализа команд выполняемой программы и формирования полных адресов операндов и команд. Интерфейсная часть включает в свой состав адресные регистры, узел формирования адреса, блок регистров команд, являющийся буфером команд в МП, внутреннюю интерфейсную шину МП и схемы управления шиной и портами ввода-вывода. Порты ввода-вывода - это пункты системного интерфейса компьютера, через которые МП обменивается информацией с другими устройствами. Всего портов у МП может быть 65536. Каждый порт имеет адрес - номер порта, хранящийся в соответствующей ячейке памяти. Порт любого устройства содержит аппаратуру сопряжения и два регистра памяти - для обмена данными и обмена управляющей информацией.

Тракт данных типичного процессора

Тракт данных типичного фон-неймановского процессора состоит из регистров (обычно от 8 до 32), АЛУ и нескольких коммуникационных шин. Структура тракта, особенности архитектуры процессора зависят от структуры системы команд.

Большинство команд можно разделить на две группы: команды типа регистр-памятьи типарегистр-регистр. Команды первого типа вызывают слова из оперативной памяти и помещают их в регистры, где они используются в качестве входных данных АЛУ. В этом случае регистры выполняют специальные функции и носят названия:регистр данных(запомним, что разрядность слова соответствует разрядности регистра данных),регистр адреса,регистр команд. Самый важный регистр –счетчик команд, который указывает, какую команду нужно выполнять дальше.

Устройство Управления

ОП

Адрес Данные

Адрес Команды

Адрес Команды

Адрес Данные

Шина адреса

Регистр адреса

И

Н

Т

Е

Р

Ф

Е

Й

С

Регистр команд

Шина чтения

Счетчик команд

Шина записи

Регистр данных

АЛУ

АКК

Рис. 6.9 Структура «память-регистр»

Содержимое регистров поступает во входные регистры АЛУ, которые служат в качестве буфера (временного хранилища данных, как, собственно, и любой регистр по определению). Это абсолютно необходимо, т.к. АЛУ может выполнять операции сложения, вычитания и т.д. только если входные данные приходят к нему одновременно. Содержимое АЛУ (результат операции или пересылки) отправляется в следующий регистр – буфер, иногда его называют аккумулятором. При этом даже простые команды занимают 3-4 такта частоты процессора.

Регистровый файл

Входные регистры АЛУ

АЛУ

Рис. 6.10 Структура «регистр-регистр»

Команды второго типа (регистр-регистр) вызывают два операнда из регистров процессора, играющих роль сверхбыстродействующей памяти, помещают их во входные регистры АЛУ, выполняют над ними какую-нибудь арифметическую или логическую операцию и переносят результат обратно в один из регистров. Характерной особенностью этого метода является существенно более высокое быстродействие, т.к. операция обращения к ОП (наиболее длительная) производится заранее и не влияет на время выполнения, например, сложения. Описанный процесс называется циклом тракта данных, и именно он определяет, что и как быстро может делать машина.