Реферат: Принцип программного управления. Микропроцессор. Алгоритм работы процессора

                   _ 2Г  Л  А В  А    1

              

           0ПР 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.

     Памятьмашины  можно  представлять  себе   как   длинную

страницу, состоящую  из отдельныхстрок.  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 отличатьячейки

друг от друга, обращаться к любой ячейке, чтобы записатьв неё

новую информацию или извлечь  ту информацию,  которая  в  ней

хранится.

     Все ЭВМработают в принципе одинаково. Когда  бы  вы  ни

заглянули  в памятьЭВМ,  в её ячейках хранятся наборы нулейи

единиц.   _ЭВМвыполняет 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 командакодируется  некоторой  последовательностью

из  нулей и единици 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 видкоманды машины может быть таким:

              К А1А2 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 регистркоманд,

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.

<span Courier New";mso-fareast-font-family: Batang;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:KO;mso-bidi-language:AR-SA">

                  _ 2Г  Л  А В  А   4

               М ИК Р О П Р О Ц Е С С О Р

Микропроцессор — это процессор, выполненный в видебольшой ин-

тегральной схемы(БИС) и заключённый в герметическийкорпус.  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.

     Основнымихарактеристиками микропроцессора являются быст-

родействие и разрядность. Быстродействие — это числовыполняе-

мых операций в секунду. Разрядность характеризует объёминфор-

мации, который  микропроцессоробрабатывает за одну операцию:

8-разрядный процессор за одну операцию обрабатывает 8бит  ин-

формации, 32-разрядный — 32 бита.Скорость его работы вомногом

определяет быстродействие компьютера.  В IBM PC  используются

микропроцессоры, разработанные фирмой Intel, илисовместимые с

ними процессоры других фирм.

                   СТРУКТУРА МИКРОПРОЦЕССОРА.

                     ┌───────────────────┐

                     │  Микропроцессор   │

                      ├─────────┬─────────┤

                     │         │         │

    ┌────────────────┤     ┌───┴──┐     ├───────────────┐

     │     А Л У     │     │  У У │      │  РЕГИСТРЫ    │

    └────────────────┘     └──────┘     └───────────────┘

      2А Л У  0-арифметическо-логическое устройство.  Онообеспе-

чивает выполнение основных операций по обработкеинформации.

     Любую задачукомпьютер разбивает на отдельные логические

операции, производимые  над двоичнымичислами,  причем в одну

секунду осуществляются сотни тысяч или миллионы  таких опера-

ций. Сложение,  вычитание, умножение иделение — элементарные

операции, выполняемые А Л У ЭВМ.  Полныйнабор таких операций

называют системой команд, а схемы их реализациисоставляют ос-

нову А Л У.  Помимоарифметического 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 — специальноотве-

денных ячейках АЛУ. Время выполнения простейших операцийопре-

деляется минимальным временем сложенния двухоперандов,  нахо-

дящихся  врегистрах.  В случае ,  если одно или оба слагаемых

находятся не в регистра, а в  запоминающем  устройстве (ЗУ),

учитывается также время пересылки слагаемых в регистры ивремя

записи полученной суммы в ЗУ.  В большинстве современных  мик-

ропроцессоров это время составляет от нескольких сотеннаносе-

кунд до нескольких микросекунд.

      2УУ 0 — устройство управления, управляет процессом обработ-

ки и обеспечивает связь с внешними  устройствами. РЕГИСТРЫ  -

внутренние носители информации микропроцессора. Этовнутренняя

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.

     Основноймикропроцессор определяет быстродействие компь-

ютера. Исходный  вариант компьютера IBMPC и модель IBM PC XT

используют микропроцессор Intel-8088. Модель IBM PC ATисполь-

зует  более  мощный микропроцессор Intel-80286 и еепроизводи-

тельность приблизительно в 5-6 раз больше,  чем у IBM PC  XT.

Модели  серии  PC/2 используют  более  мощный микропроцессор

Intel-80386.  Ихпроизводительность приблизительно в 3-4 раза

больше,  чем у IBMPC AT, однако это увеличение производитель-

ности существенно, в основном,  для решениязадач,  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 ит.д.)

и Pentium,  ониприведены в порядке возрастания производитель-

ности  и цены.  Одинаковые модели микропроцессоров могутиметь

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 жеоперации

(например, сложение или умножение) за разное числотактов. Чем

выше  модельмикропроцессора,  тем меньше тактовтребуется для

выполнения одних и тех же  операций.  Поэтому микропроцессор

Intel-80386 работает в два раза быстрее Intel-80286 стакой же

частотой.

     2Сопроцессоры.  0Микропроцессоры 8088,  80286, 80386 сконс-

труированы так, что они позволяют использовать арифметические

сопроцессоры 8087, 80287, 80387 фирмы«Intel»-соответственно.

     Специализациясопроцессоров  состоит  в быстрой обработке

чисел сплавающей запятой. Они могут выполнять как обычныеопе-

рации сложения, вычетания,  умножения иделения,  так и более

сложные операции,  такие  как вычисление  тригонометрических

функций

     Конструктивнозаложенные в микропроцессор сигналы, позво-

ляют передавать работу сопроцессору и затем получатьрезульта-

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 такиеоперации, 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.

                                                                    

<span Courier New";mso-fareast-font-family: Batang;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:KO;mso-bidi-language:AR-SA">

                        _ 2Г Л А В А 4

                М И К Р О П Р О Ц Е С С О Р.

             О С НО В Н О Й   А Л Г О Р И Т М

             Р А БО 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.

    

     Основнымихарактеристиками    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  битинформации,  32-разрядный — 32бита.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   │

                      ├─────────┬─────────┤

                     │         │         │

    ┌────────────────┤     ┌───┴──┐     ├───────────────┐

     │     А Л У     │     │  У У │      │  РЕГИСТРЫ    │

    └────────────────┘     └──────┘     └───────────────┘

    

    

      2АЛ   У   0-  арифметическо-логическое   устройство.  Оно

обеспечивает выполнение  основных   операций  по   обработке

информации.

    

     Любую задачукомпьютер разбивает на отдельные логические

операции, производимые  над двоичнымичислами,  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 ихреализации

составляют основу А Л У. Помимо арифметическогоустройства АЛУ

включает   и   логическое  устройство,   предназначенное  для

операций,  приосуществлении 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 выполненияпростейших

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 пересылкислагаемых в

регистры и время записи полученной суммы в ЗУ.  В большинстве

современных  микропроцессоров   это   время  составляет   от

нескольких сотен наносекунд до нескольких микросекунд.

    

      2УУ    0-   устройство  управления,   управляет  процессом

обработки  и  обеспечивает связь  с  внешними  устройствами.

РЕГИСТРЫ — внутренние носители информациимикропроцессора. 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.

    

     Основноймикропроцессор     определяет     быстродействие

компьютера. Исходный вариант компьютера IBM PC и модельIBM 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,  чторазные модели микропроцессоров выполняют одни и

те  же  операции (например,  сложение или умножение) за разное

число тактов.  Чемвыше  модель  микропроцессора,  тем меньше

тактов требуется  для  выполнения одних  и  тех же операций.

Поэтому микропроцессор Intel-80386 работает в два разабыстрее

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.

    

     Специализациясопроцессоров состоит в  быстрой  обработке

чисел  сплавающей  запятой. Они  могут  выполнять как обычные

операции сложения, вычетания, умножения и деления, так иболее

сложные операции,  такие  как вычисление  тригонометрических

функций

    

     Конструктивнозаложенные    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.

    

     Процессорначинает  работу после того,  как программа за-

писана в память ЭВМ, а в Счетчик Команд записан адрес первой

команды программы. Работу  процессора можно описатьследующим

циклом:

    

     _ 2НЦ

     │ чтениекоманды из памяти по адресу, записанному в СК

     │увеличение СК на длину прочитанной команды

     │выполнение прочитанной команды

     _ 2КЦ

    

     Обратитевнимание,  что после  чтения очередной  команды

процессор увеличивает СК на длину команды. Поэтому приследую-

щем выполнении тела цикла процессор прочтет и выполнитследую-

щую команду программы, потом еще одну и т. д. Циклзакончится,

когда встретится и будет выполнена специальная команда«стоп».

В  итоге ЭВМавтоматически,  без участиячеловека,  команда за

командой выполнит  2всю команду 0 целиком.

    

    Автоматизмработы   процессора,   возможность выполнения

длинных последовательностей команд без участия человека — одна

из основных отличительных осбенностей ЭВМ какуниверсальной

машины обработки информации.

еще рефераты
Еще работы по компьютерам и переферийным устройствам