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

Часто выделяются и специальные команды для выполнения сохранения в стеке или для извлечения с стека (POP – извлечь со стека, PUSH – сохранить).

Такие команды выполняют пересылку от автоинкрементной и автодекрементной адресации.[19]

Иногда в системы команд вводятся специальные команды MOVS для строчной пересылки данных. Эта команда пересылает вовсе не одно слово (байт), а заданное количество байтов или слов (MOVSB), то есть инициирует даже не один цикл для обмена по магистралям, а несколько. В таком случае адрес памяти, с которым и происходит взаимодействие, увеличивается сразу на 1 или 2 после каждого их обращения или уменьшается на 1 или 2 после каждого такого обращения. То есть применяется в неявном виде автоинкрементная и автодекрементная адресация.

В процессорах специально выделяются функции для обмена с устройствами, которые отвечают за ввод/вывод.

Команда IN используется при вводе (чтении) информации с устройства ввода/вывода, а команды OUT используются для вывода в устройство по вводу/выводу.

Обмен информацией для этого производится между регистром-аккумулятором, а также устройством ввода/вывода.

Также к командам пересылки данных относятся команды обмена данными (их обозначения строятся на основании слова Exchange ). Также может быть предусмотрен и обмен информацией между разными внутренними регистрами, между 2-я половинами одного регистра (команда SWAР) или между регистром с ячейкой памяти.

Арифметические команды используют коды операндов как имеющиеся числовые двоичные и двоично-десятичные коды. Такие команды могут быть распределены на 5 основных групп:

– команды с фиксированной запятой;

– команды декремента и инкремента;

– команды операций с плавающей точкой;

– команды очистки;

– команда сравнения.

Команды для операций с фиксированной точкой работают и с кодами в регистрах процессоров или в памяти с обычными бинарными кодами.

Команда сложения (ADD) возвращает сумму 2-х кодов.

Команда вычитания (SUB) возвращает разность 2-х кодов.

Команда для умножения (MUL) вычисляет произведение 2-х кодов (разрядность результата является вдвое больше разрядности его сомножителей).

Команда для деления (DIV) вычисляет частное с деления одного на другой кода. Причем все такие команды могут работать и с числами с знаком, и с числами без него.

Команды операций для плавающей точки используют формат представления значений с порядком, а также мантиссой (обычно такие числа занимают 2 последовательные ячейки памяти).

В нынешних мощных процессорах набор таких команд с плавающей запятой вовсе не ограничивается лишь четырьмя арифметическими действиями, содержит и множество иных более сложных команд, к примеру, вычисление тригонометрических, логарифмических функций, сложных функций, что необходимы при обработке изображения и звука.

Команды очистки предназначены для обработки нулевого кода в регистры или ячейки памяти. Эти команды также могут быть заменены операциями пересылки нулевого кода, хотя специальные команды очистки выполняются обычно быстрее, чем команды для пересылки.

Команды для очистки иногда относятся к группе логических операций, но суть их не меняется от этого.

Команды инкремента и декремента также бывают удобны. Их можно заменить в принципе командами суммирования на единицу или вычитания единицы, хотя инкремент и декремент будут выполняться быстрее, чем суммирование или вычитание.

Такие команды требуют только одного входного операнда, что одновременно является выходным операндом.

Команда сравнения (CMP) предназначена для сравнения 2-х входных операндов. Она по сути вычисляет разность для этих двух операндов, но какого-то выходного операнда она не формирует, а лишь изменяет биты для регистра состояния процессора по результату такого вычитания.

Следующая команда за командой сравнения будет анализировать биты для регистра состояния процессора, а также выполнять действия от их значений.

В некоторых процессорах также предусмотрены команды для цепочечного сравнения 2-х последовательностей операндов, что находятся в памяти.

Логические команды выполняют логические (побитовые) операции над операндами, то есть они выполняют рассмотрение кодов операндов не как число, а как совокупность отдельных битов.

Логические команды выполняют операции:

– сложение по модулю 2, логическое И, ИЛИ;

– логические, арифметические или циклические сдвиги;

– проверка операндов и битов;

– установка и очистка совокупности битов регистра состояния процессора.

Команды для логических операций позволяют вычислять побитно основные логические функции с двух входных операндов.

Также операция И (AND) применяется для принудительной очистке заданных битов.

Операция ИЛИ (OR) применяется при принудительной установки заданных битов.

Операция "Исключающее ИЛИ" (XOR) применяется для инверсии заданной совокупности битов

Команды сдвигов (рисунок 12) позволяют побитно сдвигать программный код операнда вправо. Тип сдвига (арифметический, циклический или логический) определяет, каково будет значение старшего бита или младшего бита, а также определяет, есть ли где-то сохранено значение прежнее старшего бита или младшего бита.

Рисунок 12 – Реализация сдвигов

Команды переходов предназначены при организации всевозможных циклов, вызовов подпрограмм, ветвлений и т.п., то есть они также нарушают последовательный ход реализации программы.

Такие команды записывают в регистре-счетчик команд некоторое новое значение и вызывают тем самым переход процессора не к следующей команде по порядку, а также к любой другой команде для памяти программ. Некоторые такие команды переходов предусматривают возврат назад в дальнейшем, в точку, с которой был сделан прежний переход, другие же не предусматривают этого.

Когда возврат предусмотрен, то параметры процессора сохраняются непосредственно в стеке.

Команды переходов делятся на две группы:

– безусловных переходов;

– условных переходов.

В обозначениях таких команд используются термины Branch ( ветвление ) или Jump (прыжок).

Команды для безусловных переходов вызывают также переход в новый диапазон памяти независимо ни от чего. Также они могут вызывать переход в указанную величину смещения или же на конкретно указанный адрес памяти.

Команды условных переходов используются в переходах не всегда, а лишь при выполнении некоторых заданных условий. В качестве этих условий обычно выступают и значения флагов в регистрах состояния процессора.

В результате написания последнего раздела курсовой работы подробно рассмотрены операции для реализации систем команд, описаны главные их категории, приведены примеры самых востребованных из них.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Все процессоры предназначены для выполнения в определённой последовательности некоторых операций и исполнять их. Все инструкции процессора предназначаются часто для пересылки, быстрой обработки, качественного анализа имеющихся данных, расположенных непосредственно в памяти ЭВМ и портах по вводу/выводу данных, а также в организации структур по реализации ветвления и переходов в различные вычислительные процессы.

В многопроцессорной системе ЭВМ самые основные функции, что выполняются центральным процессором могут являться распределенными также между несколькими идентичными сопроцессорами с целью увеличения их производительности.

В помощь процессорам для ЭВМ также вводят и специальные устройства – сопроцессоры, которые ориентированы в эффективное применение специфических функций ЭВМ.

Также широко распространенными считаются математические сопроцессоры, которые также будут эффективно обрабатывать разные числовые данные с форматами данных с плавающей точкой, графические сопроцессоры для легкого воспроизведения видео- и мультимедийной информации, которые выполняют разного рода геометрические построения, обработку всех изображений, также сопроцессоры с вводом/выводом данных, которые разгружают сам процессор от операций по взаимодействию его с различными периферийными устройствами.

В работе выполнены такие следующие задачи:

– проведен подробный анализ источников литературы по аппаратной части ЭВМ;

– дана характеристика главным принципам фон Неймана;

– выполнено ознакомление с системой команд процессора ЭВМ;

– рассмотрена структура оборудования процессора;

– проанализированы принципы функционирования процессора.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Аногилев Н.И. Информатика, Учебник для ВУЗов – М.: Издательство Academa, 2015. - 268 с.
2. Бойс Д. Осваиваем ПК. Русская версия. М.: Издательство Academa, 2015.-320 с.
3. Денисов А. Аппаратное обеспечение ПК. – Спб: Питер, 2015. - 461 с.
4. Евдокимов В.В. и др. Состав ПК. Учебник для вузов. Под ред. д. э. н., проф. В.В. Евдокимова. СПб.: Питер паблишинг, 2016.-382 с.
5. Информатика. Базовый курс. Учебник для Вузов/под ред. С.В. Симоновича, - СПб.: Питер, 2013.-142 с.
6. Информатика: Учебник/под ред. Н.В. Макаровой. - М.: Финансы и статистика, 2014. - 768 с.
7. Корбюзье Архитектура ПК: моногр. / Корбюзье, Ле. - М.: Прогресс, 2014. - 304 c.
8. Кушнир, И.И. Архитектура ПК / И.И. Кушнир. - М.: Лениздат, 2015. - 144 c.
9. Лин, В. PDP-11 и VAX-11. Архитектура ЭВМ и программирование на языке ассемблера / В. Лин. - М.: Радио и связь, 2013. - 320 c.
10. Максимов, Н. В. Архитектура ЭВМ / Н.В. Максимов, И.И. Попов, Т.Л. Партыка. - М.: Форум, 2015. - 512 c.
11. Максимов, Н. В. Архитектура вычислительных систем / Н.В. Максимов, И.И. Попов, Т.Л. Партыка. - М.: Форум, 2016. - 204 c.
12. Максимов, Н. В. Архитектура и схемотехника / Н.В. Максимов, И.И. Попов, Т.Л. Партыка. - М.: Форум, Инфра-М, 2017. - 612 c.
13. Манизер, Г. Архитектура ЭВМ / Г. Манизер, П. Тельтевский. - М.: М: Советский художник, 2014. - 687 c.
14. Новожилов, О. П. Архитектура ЭВМ и систем / О.П. Новожилов. - М.: Юрайт, 2013. - 528 c.
15. Основы современных компьютерных технологий. Ред. Хомченко А.Д. Симонович С. В., Евсеев Г.А., Практическая информатика, Учебное пособие. М.: АСТпресс, 2014.-400 с.
16. Симонович С.В. Специальная информатика, Учебное пособие. М.: АСТпресс, 2015.-310 с.
17. Схемотехника/ Под ред. Н.В. Макаровой. - М.: Финансы и статистика, 2013.-200 с.
18. Фигурнов В. Э. IBM PC для пользователя. М.: Инфра-М, 2013.-410 с.
19. Шкаев А.В. Руководство по работе на персональном компьютере. Справочник. М.: Радио и связь, 2014.-210 с.
20. Шпарин В.А. Устройство ЭВМ. М.: Наука, 2015.-356 с.