Функциональная и структурная организация процессора; (Китаев Вячеслав)

Структурно процессор, как и всякое операционное устройство, состоит из операционного автомата и управляющего автомата (Control Unit, CU) (рис. 2.5). В операционном автомате в свою очередь выделяют по крайней мере две части:

устройство обработки данных (Execution Unit, EU);

интерфейсное устройство (Bus Unit, BU).

BU обеспечивает обмен информацией между процессором, памятью и другими устройствами. В его задачу входит формирование адресов для обращения к ОЗУ и периферийным устройствам, а также управляющих сигналов, сопровождающих обмен, прием и передачу данных по шине процессора. В соответствии с этим, к BU имеет шину адреса Address Bus (AB), шину данных Data Bus (DB) и шину управления Control Bus (CB) для подключения к соответствующим шинам шины процессора. Команды, считываемые процессором из памяти, в зависимости от ситуации либо сразу передаются для выполнения в устройство управления, либо временно размешаются во внутренней кэш-памяти процессора.

Код команды, поступившей в УА, дешифрируется в результате чего АУ переходит к выполнению соответствующей микропрограммы. Кэш-память процессора позволяет производить считывание последующих команд из памяти в процессор не дожидаясь завершения выполнения текущей команды. Для этого используются те машинные циклы, в которых нет обмена с памятью.

Данные, считываемые из памяти, интерфейсное устройство по управляющим сигналам от УА передает в устройство обработки данных.

Рис. 2.5

EU универсальных процессоров, в силу своего назначения, строятся на основе АЛУ и регистровой памяти. Обмен данными устройства обработки данных организуется через BU.

В CISC-архитектуре микропрограммы машинных команд с целью унификации строятся из типовых микропроцедур, называемых машинными циклами. Цикл соответствует выполнению какого-либо законченного действия. Примерами машинных циклов являются чтение, запись, прерывание, останов. Циклы, связанные с передачей между процессором и другими устройствами, в общем случае называются циклами обмена.