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