Structura procesorului - registrii de lucru cu memoria interna

Componentele functionala ale procesorului sunt:

Setul de registrii

Un registru este in esenta o memorie rapida (timp acces de ordinul nanosecundelor) si de dimensiune mica (16 biti, 32 biti, 64 biti). Ca zona de memorie registrii sunt utilizati fie pentru memorarea unui operand, fie pentru memorarea adresei unui memorand. Registrii mai sunt folositi in transferul datelor spre exteriorul calculatorului(porturi).

Exista un nr de registrii la dispozitia calculatorului care pot fi folositi prin intermediul setului de instructiuni; alti registrii sunt folositi exclusiv de procesor (utilizand nu are acces la ei). Astfel exista:

I dupa tipul de informatie care se vrea localizata:

Registrii segment de cod

Registrii segment de date

Registrii extrasegment (folositi pentru suplimentarea segmentului de date)

Registrii segment de stiva (pentru localizarea stivei in memoria interna)

II registrii de lucru cu memoria interna

Registru de adresare a memoriei ce contine adrese de locatie a memoriei (va fi accesat la un moment dat). Orice operatie cu memoria se realizeaza cu consultanta din acest registru.

Registru de date contine cuvintele de date sau intructiuni care a fost citita din memoria interna sau care va fi scrisa in memoria interna

Registru cumulator memoreaza operanzi si rezultate ale operatiilor executate de UAL in sistemul de calcul

Registru de index – utilizat in cazul adreselor indexate precum si a modului de adresare rezultate din acesta.

Registru control program – contine adresa instructiunii ce urmeaza  fi executata. Continutul lui se mareste cu lungimea instructiunii executate sau se incarca cu adresa unei instructiuni la care se face un salt.

Registru de instructiuni – contine in principal codul operatiei si modul de adresare din instructiunea curenta

Registru indicator de stiva – contine adresa de referinta a stivei.

Eseu: Introducerea targetelor in WESTACO Referat: Informatizarea activitatilor si firma digitala

Registru de stare -  memoreaza cuv de stare a procesorului ce reprezinta starea sistemului la un moment dat. Aici se memoreaza informatiile privin procesul in curs de executie, iar continutul registrului se memoreaza in memoria interna in cazul intreruperii procesului pentru a fi reluat in cadrul procesului de lucru.

UAL Unitatea Aritmetica si Logica

Are rolul de reliza toate operatiile aritmetice si logice de date; preia operatiile cu care lucreaza din registrii specializati ai UCP. In general UAL primeste la intrare 2 operanzi si un cod de operatie si furnizeaza la iesire un rezultat si un set de informatii suplimentare despre rezultat (indicator de conditie). Indicatorii pot fi testati cu instrumente specializate determinand prelucrari diferite in program. Acesti indicatori se reprezinta pe cate un bit ex: bitul de transport daca este pozitionat atunci cand apare un transport la operatia de adunare etc.

UCC Unitatea de Comanda si Control

Contine logica de comanda pentru executia instructiunilor din registrii. Ea determina secventa de operatii elementare ce trebuie executata de catre UCP. In cadrul procesoarelor actuale frecventa ceasului este multiplicata in interiorul procesorului acesta lucrand la viteze mai mari decat componentele externe.

Implementarea instructiunilor cod masina in logica de comanda a procesorului se face fie prin circuite electronice cablate (tehnologie independenta de intensitatea curentului electric) fie prin microprogramein care pentru fiecare cod de opertie se defineste o secventa de microinstructiuni ce genereaza operatia elementara (arhitecturi de minicalculator).

MAGISTRALELE

Reprezinta linii pasive care interconecteaza componentele functionale ale sistemului in ederea schimbului de informatii dintre ele. Schimbul de informatii prin intermediul magistralelor , utilizeaza transmisii in paralel. Adica magistrala e formata din n linii pe care se transmit concomitent n biti. La un moment dat pe o magistrala se poate face doar un transfer de date de un anumit tip.

In functie de natura, magistralele contin:

linii de adrese pe care se transfera informatii de adrese

magistralele comenzi contin linii de comenzi si de stocare

magistralele de date contin linii de date

O anumita categorie de sisteme de calcul e cea ce foloseste o mgistrala unica (abc).

In acest caz toate resursele sunt conectate la o magistrala. Dezavantajul este ca la un moment dat se poate executa un singur transfer de un anumit tip. Avanatjul – sunt ieftine.

Intr-un sistem de calcul cu magistrale multiple, o magistrala leaga o pereche de unitati functionale ce trebuie sa comunice intre ele. O astfel de organizare de transfer a informatiilor in paralel intrebuinteaza multe unitati pe magistrale diferite.

Dupa sensul de transfer a informatiilor magistralele pot fi:

unidirectionale: transferul se realizeaza intr-un singur sens (magistrala de acces are ca destinatie registru de adrese)

bidirectionale: unde informatia poate fi vehiculata in ambele sensuri alternativ (ex: magistrala de date

Magistralele in general se caracterizeaza prin:

numarul de linii prin care se face transferul de informatii

frecventele de ceas la care lucreaza (mult mai mici decat la procesor)

rata de transfer a datelor

arhitectura magistralei care defineste tipul de adaptor pe care le accepta si implicit tipul de echipamente periferice, nr si natura extensiilor

La Pentium magistrala e de 64 biti cu peste 500MB/sec rata de transfer.

Exemple de magistrale

Magistrala I.S.A ( Industry Standard Arhitecture) prima magistrala industriala standard

Magistrala VESA (Video Electronic Standard Association) realizata pentru cresterea performantelor adaptoarelor video. Permite conectarea la periferice.

Magistrala PCI (Periferic Connection Interface) 32/64 biti cu rata de transfer de 500MB/sec. Echipamentele care se conecteaza la magistrala sunt de tipul master sau slave.

Magistralele de tip master pot avea initiative de conectare iar cele de tip slave pot doar raspunde la initiativa de conectare. Legarea unui echipament la magistrala se realizeaza printr-un conector.

Porturi-seriale – cand datele se transmit bit cu bit

-paralele – datele se transmit cocomitent pe un nr de biti (8-16-32-64)

Adaptoarele – reprezinta circuite integrate care permit procesorului sa comunice si sa conecteze echipamentele periferice – este posibil ca un adaptor sa controleze mai multe dipspozitive periferice de acelasi fel, caz in care adaptoarele au si rolul de adresare a dispozitivelor conectate ex: adaptorul SCANZY