Внутренняя организация
В процессоре реализуется конвейерный принцип обработки информации. Используется трехступенчатый конвейер.
Для трехступенчатого конвейера выделяются фазы: выборки команды из памяти; дешифрации команды и выборки операндов; выполнения команды и записи результата.
В состав процессора входят: адресный процессор и процессор шины (объединены в устройство управления памятью), процессор команд и исполнительный процессор. Процессор шины управляет выполнением основных операций на шине. Адресный процессор выполняет операции адресной арифметики. Процессор команд выполняет функции, связанные с дешифрацией команд, и извлечение операндов. Исполнительный процессор занят собственно выполнением операции.
Регистровая память реализуется на регистровых файлах, допускающих в одном такте выборку двух операндов и запись одного операнда. Данные при этом выбираются из регистровых файлов по переднему фронту импульса синхронизации и записываются по заднему фронту. Операционные устройства представляют собой комбинационную схему. Все целочисленные операции выполняются за один такт.
Обобщенная структура исполнительной подсистемы показана на рис. 6. Основными элементами исполнительной подсистемы являются регистровый файл и АЛУ. По переднему фронту синхроимпульса из регистрового файла одновременно выбираются два операнда, соответствующие адресам R2 и R3. В течение времени длительности тактового импульса сигналы распространяются через комбинационные схемы АЛУ. При этом выполняемая операция определяется подаваемым на вход АЛУ кодом операции (OPC). Если на управляющий вход регистрового файла подается сигнал разрешения записи WR, то по заднему фронту в регистровом файле по адресу R1 запоминается результат выполнения операции.
У процессора есть кэши данных и команд. Р
Основные алгоритмы функционирования
Основной алгоритм функционирования представлен на рис. 7.
Рисунок 6
Рисунок 7
Алгоритмы работы отдельных операций
Арифметические и логические операции производятся следующим образом:
Проверяется, есть ли данные по адресам в команде в кэше данных. Если нет, то они берутся из памяти команд.
В регистры записываются значения из кэша по адресам, указанным в команде.
Выполняется операция. Результат записывается либо по адресу приёмника, либо в аккумулятор. Устанавливаются нужные флаги.
Программный счетчик увеличивается на 1.
Операции с памятью производятся следующим образом: организуется прямая связь между кэшем и РОН, затем передаются данные. Программный счетчик увеличивается на 1.
Команда NOP(без операции) просто увеличивает счетчик на 1. Это своего рода команда-заглушка для резервирования места для будущих участков кода.
Команды условного перехода выполняются только в том случае, если стоят флаги, которым они соответствуют. В любом случае счётчик увеличивается на 1.
Вызов функции (команда CALL) происходит следующим образом:
В регистр R63 сохраняется текущее значение программного счетчика, а в него записывается значение, по которому находится нужная функция.
Выполняются команды по адресу, который указан в программном счетчике, до того момента, как не встретится команда RET.
В программный счетчик записывается содержимое регистра R63.
Программный счетчик увеличивается на 1.
Прерывания происходят только в том случае, если они разрешены или немаскируемые, и производятся следующим образом:
В регистры DumpPCиDumpFlagsсоответственно сохраняются программный счетчик и флаги.
Обрабатываются прерывания.
Восстанавливаются программный счетчик и флаги.
Программный счетчик увеличивается на 1.