Файл: Процессор персонального компьютера. (Назначение, функции, классификация процессора).pdf

Процессоры MISC объединяют в себе свойства RISC и VLIW архитектур, имея небольшой набор команд, состоящих из длинных слов. Порядок выполнения команд при этом распределяется по принципу максимальной загрузки. Таким образом, архитектура MISC объединила в себе суперскалярную и VLIW-концепции [20].

2.3. Форматы команд и способы адресации

Под системой команд ЦП принято понимать список, тип и вид команд, автоматически выполняющихся процессором. Эти команды определяют процедуры, которые могут выполняться при помощи конкретного процессора, а также категории данных, обработка которых необходима [9].

Основоположником большинства современных процессоров является процессор Intel 8086. Его система команд насчитывает более десяти различных форматов, которые отличаются друг от друга длиной и распределением полей.

В системе команд Intel 8086 используется три вида префикса команды:

• seg – замена сегмента. Применяется для переназначения стандартных сегментов, которые используются по умолчанию в случаях обращения к памяти за операндом или при записи результата. Адрес переназначения при этом занимает два средних бита в префиксном байте;
• rep – повторение. Применяется только перед командами, предназначенными для обработки строк. Данный префикс заставляет многократно повторять выполнение команды, чтобы поэлементно обрабатывать строки. Кроме того, при помощи префикса rep организуются циклы последовательной обработки на аппаратном уровне;
• lock – блокировка шины, которая связывает процессор с памятью и портами ввода-вывода.

Важно отметить, что префикс распространяется только на одну команду – ту, которая следует непосредственно за ним [7].

В общем случае формат команды состоит из операционной и адресной части (см. рисунок 10).

Рисунок 10 – Формат команды

Операционная часть хранит код выполняемой операции. Адресная часть хранит данные об адресах операндов, адресе результата выполнения команды, а также адрес следующей команды.

Современные ЭВМ поддерживают следующие форматы команд (см. рисунок 11):

• трехадресный;
• двухадресный;
• одноадресный;
• безадресный.

Рисунок 11 – Форматы команд ЭВМ: а – трехадресный; б ‑ двухадресный; в – одноадресный; г – безадресный

Здесь КОП – код операции, а А_i – адрес операнда (результата).

Важным параметром команды является способ адресации, задачей которого является определение каким именно образом необходимо использовать информацию, хранящуюся в поле адреса команды.

В современных ЭВМ выделяют пять способов адресации:

• прямая – адресное поле команды хранит непосредственно адрес операнда. Частным случаем прямой адресации является прямая регистровая адресация, при которой адресуется не ячейка памяти, а один из регистров общего назначения;
• непосредственная – адресное поле команды хранит сам операнд, а не его адрес;
• относительная – адрес вычисляется как сумма двух элементов – базы, располагающейся в специальном регистре или в одном из регистров общего назначения, и смещения, которое задается в адресном поле команды. Частным случаем такой адресации является индексная адресация, предполагающая наличие индексного регистра вместо базового. При каждом обращении содержимое индексного регистра автоматически увеличивается или уменьшается на единицу;
• косвенная – адресное поле команды хранит адрес той ячейки памяти, где расположен адрес операнда. Частным случаем косвенной адресации является косвенно-регистровая адресация, при которой адресное поле хранит адрес одного из регистров общего назначения;
• безадресная - команда не содержит адресного поля, адрес операнда не имеет смысла или же подразумевается по умолчанию. В большинстве случаев такие команды работают с содержимым аккумулятора [4].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В рамках выполнения данной работы были рассмотрены основные понятия, относящиеся к ЭВМ, приведены технические средства ЭВМ:

• центральный процессор (ЦП);
• оперативная память (ОП);
• внешние устройства (ВУ):
• процессоры ввода/вывода (ПВВ).

В первой главе описывается эволюция поколений, а именно:

• нулевое поколение (1492-1945 гг.) – эра механических реле;
• первое поколение (1937 – 1953 гг.) – эпоха электронно-вакуумных ламп;
• второе поколение (1954-1962 гг.) – появление полупроводниковых транзисторов и диодов;
• третье поколение (1963-1972 гг.) – переход к интегральным схемам;
• четвертое поколение (1972-1984 гг.) – использование интегральных схем сверхбольшой степени интеграции;
• пятое поколение (1984-1990 гг.) – распараллеливание вычислений;
• шестое поколение (с 1990 г.) – разработка систем с массовым параллелизмом.

Кроме того, в первой же главе описаны основные принципы построения современных ЭВМ, которые называются принципами фон Неймана:

• принцип программного управления;
• принцип условного перехода;
• принцип размещения программы в памяти;
• принцип иерархии памяти;
• принцип двоичной системы счисления [2].

Вторая глава посвящена устройству центрального процессора. В ней описывается состав и микроархитектура современного ЦП, виды процессоров:

• CISC – архитектура процессора с полным набором инструкций;
• RISC – вычисления с сокращенным набором команд;
• VLIW – архитектура, основанная на очень длинных командах;
• MISC – процессоры, работающие с минимальным набором длинных команд [19].

Кроме того, подробно описаны форматы команд и виды адресации.

БИБЛИОРАФИЯ

1. Алиев Т.И. Сети ЭВМ и телекоммуникации. – СПб.: СПбГУ ИТМО, 2012. – 400 с.
2. Беляев М.А. Основы информатика: учебник для вузов. - Ростов н/Д: «Феникс», 2013. – 247 с.
3. Бордаченкова Е.А. Модельные ЭВМ: Учебное пособие для студентов 1 курса. – М.: Издательский отдел факультета ВМиК МГУ имени М.В. Ломоносова; МАКС Пресс, 2012. – 60 с.
4. Буняева Е.В. Организация ЭВМ и систем: метод. пособие для выполнения лабораторных работ; Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2013. – 51 с.
5. Вайцман И. Vliw: старая архитектура нового поколения. Платформа ПК № 10, 2013.
6. Грошев А.С. Информатика: учеб. для вузов – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: ДМК Пресс, 2015. – 588 с.
7. Довгий П.С. Прикладная архитектура базовой модели процессора Intel. Учебное пособие по дисциплине «Организация ЭВМ и систем». – СПб.: НИУ ИТМО, 2012. – 115 с.
8. Есипов М.А. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации: учебник. – СПб.: Издательство Санкт-Петербургского университета управления и экономики, 2012. – 196 с.
9. Киреева Г.И. Основы информационных технологий. Учебное пособие/ Г.И. Киреева, В.Д. Курушин, А.Б. Мосягин, Д.Ю. Нечаев, Ю.В. Чекмарев. – М.: ДМК Пресс, 2013. – 272 с.
10. Коленченко О. Эволюция процессоров. Часть 4: архитектура RISC и развитие индустрии в 1990-е годы. Ferra № 7, 2014.
11. Коленченко О. Я - русский! Обзор архитектуры отечественного процессора «Эльбрус-4С». Ferra № 5, 2014.
12. Орлов С.П. Организация компьютерных систем: Учебное посообие / С.П. Орлов, Н.В. Ефимушкина. – Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2012. – 203 c.
13. Павлов В.А. Периферийные устройства ЭВМ. Учебное пособие: Часть 1. СарФТИ, Саров, 2012. – 231 с.
14. Пятковский Ю. Процессоры ARM: особенности архитектуры, отличия и перспективы. ITCua № 3, 2013.
15. Струмпэ Н.В. Аппаратное обеспечение ЭВМ. Практикум: учеб. пособие для нач. проф. образования / Н.В. Струмпэ, В.Д. Сидоров. – 3-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2013. – 160 с.
16. Таненбаум Э. Архитектура компьютера. 6-еизд. – СПб.: Питер, 2013. – 816 с.
17. Хофманн М. Микроконтроллеры для начинающих: Пер. с нем. – СПб.: БХВ-Петербург, 2013. – 304 с.
18. Цилькер Б.Я. Организация ЭВМ и систем : Учебник для вузов / Б.Я. Цилькер, С.А. Орлов. - 2-е изд. - СПб.: Питер, 2012. - 688 с.