Лекция: Виды регистров по их назначению
1. Регистры общего назначения, используются для операций с данными.
2. Адресные регистры — служат для хранения в них адресов, но которым процессор находит данные в памяти.
3. Специальные регистры служат для самопроверок процессора.
Работа процессора с ОП
Используя адреса из адресных регистров, по адресной шине процессор запрашивает данные из памяти. Данные по шине данных поступают в регистры общего назначения процессора. После обработки информации процессор отправляет данные по шине данных в оперативную память по определённому адресу, который запоминает в адресных регистрах.
При выполнении простой операции, например сумма двух чисел, процессор выполняет следующие действия:
В программный счетчик (обозначим СК) устанавливается адрес команды, которую будут выполнять. Этот адрес передается в оперативную память (ОП) и помечается некоторая ячейка.
Устройство управления процессора передает в ОП сигнал чтения, происходит снятие копии помеченной ячейки, и эта копия поступает в регистр команд АЛУ.
Команда из регистра команд передается в дешифратор и там расшифровывается.
В расшифрованном виде она поступает в сумматор.
При этом сумматор запрашивает из ОП данные, и они поступают в регистр данных.
Сумматор выполняет команду.
Результат отправляет в аккумулятор (АЛУ).
Из аккумулятора он сбрасывается в ОП по адресу, указанному в расшифрованной команде.
Итак, процессор выполняет 4 такта, что бы сложить (умножить) два числа:
1такт. Читать СК (1.)
2 такт. Читать команду (2-5)
3 такт. СК увеличить на 2
4 такт. Выполнить команду.( 6-8 )
Тактовая частота
Время исполнения команд компьютером измеряется в тактах. Тактовая частота – это количество команд, которые процессор может выполнить за одну секунду. Чем больше тактовая частота процессора, тем быстрее он работает. Она измеряется в мегагерцах (МГц ).
1 МГц = 1000000 тактов / секунду. |
Как ускоряют работу процессора
1. Повышение тактовой частоты.
2. Повышение разрядности процессора (от 8 — разрядных к 64 — разрядных и выше).
3. Внутреннее умножение частоты: т. е. внешние операции (например, обмен с оперативной памятью) процессор выполняет с одной тактовой частотой, а внутренние операции (обмен между регистрами) – с другой, более высокой.
4. Кэширование памяти: т. к. операции внутри процессора выполняются быстрее, чем в работе с ОП, поэтому чтобы процессор обращался к ОП, внутри него создают относительно небольшой участок памяти (на 256 – 512 Кбайт), называемая КЭШ памятью.
5. Конвейерная обработка данных: когда результаты работы одной команды «сходит с конвейера», другая команда уже выполняется, а третья — готовится к выполнению.
Команда 1
Команда 2
Команда 3
Момент времени
Контрольные вопросы
1. Что представляет собой аппаратное обеспечение компьютера?
2. Что такое процессор и из чего он состоит?
3. Чем характеризуется процессор?
4. Дайте определение памяти и ее характеристики.
5. Какие виды регистров существуют?
6. Как ускоряют работу процессора?
Упражнения