_ 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.