มนุษยชาติมาไกลในการสร้างสรรค์คอมพิวเตอร์ โดยที่เป็นไปไม่ได้ที่จะจินตนาการถึงสังคมสมัยใหม่ที่มีทุกแง่มุมของชีวิตในด้านอุตสาหกรรม เศรษฐกิจของประเทศ และเครื่องใช้ในครัวเรือน แต่ถึงกระนั้นทุกวันนี้ ความก้าวหน้าก็ไม่หยุดนิ่ง เปิดระบบคอมพิวเตอร์รูปแบบใหม่ขึ้นมา ที่ศูนย์กลางของการพัฒนาเทคโนโลยีเป็นเวลาหลายทศวรรษในขณะนี้คือโครงสร้างของไมโครโปรเซสเซอร์ (MP) ซึ่งกำลังได้รับการปรับปรุงในด้านการทำงานและพารามิเตอร์การออกแบบ
แนวคิดไมโครโปรเซสเซอร์
โดยทั่วไปแล้ว แนวคิดของไมโครโปรเซสเซอร์ถูกนำเสนอเป็นอุปกรณ์หรือระบบที่ควบคุมด้วยโปรแกรมโดยใช้วงจรรวมขนาดใหญ่ (LSI) ด้วยความช่วยเหลือของ MP การประมวลผลข้อมูลหรือการจัดการระบบที่ประมวลผลข้อมูล ในระยะแรกการพัฒนา MP นั้นใช้วงจรขนาดเล็กที่แยกจากกันซึ่งมีทรานซิสเตอร์อยู่ในปริมาณตั้งแต่สองสามถึงร้อย โครงสร้างไมโครโปรเซสเซอร์ทั่วไปที่ง่ายที่สุดอาจมีกลุ่มของไมโครเซอร์กิตที่มีพารามิเตอร์ทางไฟฟ้า โครงสร้างและทางไฟฟ้าร่วมกัน ระบบดังกล่าวเรียกว่าชุดไมโครโปรเซสเซอร์ นอกจาก MP แล้ว ระบบหนึ่งอาจประกอบด้วยอุปกรณ์หน่วยความจำเข้าถึงโดยสุ่มและถาวร ตลอดจนตัวควบคุมและอินเทอร์เฟซสำหรับเชื่อมต่ออุปกรณ์ภายนอก - อีกครั้งผ่านการสื่อสารที่เข้ากันได้ เป็นผลมาจากการพัฒนาแนวคิดของไมโครคอนโทรลเลอร์ ชุดไมโครโปรเซสเซอร์จึงเสริมด้วยอุปกรณ์บริการที่ซับซ้อนมากขึ้น รีจิสเตอร์ ไดรเวอร์บัส ตัวจับเวลา ฯลฯ
วันนี้ ไมโครโปรเซสเซอร์ถูกมองว่าเป็นอุปกรณ์ที่แยกจากกันน้อยลงในบริบทของการใช้งานจริง โครงสร้างการทำงานและหลักการทำงานของไมโครโปรเซสเซอร์ที่อยู่ในขั้นตอนการออกแบบนั้นได้รับคำแนะนำจากการใช้เป็นส่วนหนึ่งของอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ที่ออกแบบมาเพื่อทำงานหลายอย่างที่เกี่ยวข้องกับการประมวลผลและการจัดการข้อมูล ลิงค์สำคัญในกระบวนการจัดระเบียบการทำงานของอุปกรณ์ไมโครโปรเซสเซอร์คือคอนโทรลเลอร์ ซึ่งรักษาการกำหนดค่าการควบคุมและโหมดของการโต้ตอบระหว่างแกนประมวลผลของระบบและอุปกรณ์ภายนอก ตัวประมวลผลแบบรวมถือได้ว่าเป็นตัวเชื่อมระหว่างตัวควบคุมและไมโครโปรเซสเซอร์ ฟังก์ชันการทำงานเน้นไปที่การแก้ไขงานเสริมที่ไม่เกี่ยวข้องโดยตรงกับวัตถุประสงค์ของ MT หลักโดยเฉพาะอย่างยิ่ง สิ่งเหล่านี้อาจเป็นฟังก์ชันเครือข่ายและการสื่อสารที่รับรองการทำงานของอุปกรณ์ไมโครโปรเซสเซอร์
การจำแนกไมโครโปรเซสเซอร์
แม้ในการกำหนดค่าที่ง่ายที่สุด สมาชิกสภาผู้แทนราษฎรยังมีพารามิเตอร์ทางเทคนิคและการปฏิบัติงานมากมายที่สามารถใช้ในการตั้งค่าคุณสมบัติการจำแนกประเภท เพื่อแสดงให้เห็นถึงระดับหลักของการจำแนกประเภท โดยปกติแล้วระบบการทำงานสามระบบจะมีความโดดเด่น - การทำงาน ส่วนต่อประสาน และการควบคุม แต่ละส่วนการทำงานเหล่านี้ยังมีพารามิเตอร์จำนวนหนึ่งและคุณลักษณะที่แตกต่างที่กำหนดลักษณะการทำงานของอุปกรณ์
จากมุมมองของโครงสร้างทั่วไปของไมโครโปรเซสเซอร์ การจำแนกประเภทจะแบ่งอุปกรณ์ออกเป็นรุ่นมัลติชิปและชิปเดี่ยวเป็นหลัก แบบแรกมีลักษณะเฉพาะจากข้อเท็จจริงที่ว่าหน่วยงานสามารถทำงานแบบออฟไลน์และดำเนินการคำสั่งที่กำหนดไว้ล่วงหน้าได้ และในตัวอย่างนี้ สมาชิกสภาผู้แทนราษฎรจะได้รับการประกาศโดยเน้นที่หน้าที่การปฏิบัติงาน โปรเซสเซอร์ดังกล่าวมุ่งเน้นไปที่การประมวลผลข้อมูล ในกลุ่มเดียวกัน ตัวอย่างเช่น ไมโครโปรเซสเซอร์แบบสามชิปสามารถควบคุมและเชื่อมต่อได้ นี่ไม่ได้หมายความว่าพวกมันไม่มีฟังก์ชันการทำงาน แต่เพื่อจุดประสงค์ในการเพิ่มประสิทธิภาพ ทรัพยากรด้านการสื่อสารและพลังงานส่วนใหญ่จะถูกจัดสรรให้กับงานในการสร้างไมโครอินสตรัคชั่นหรือความสามารถในการโต้ตอบกับระบบต่อพ่วง
สำหรับ MP แบบชิปเดียว พวกเขาได้รับการพัฒนาด้วยชุดคำสั่งตายตัวและการจัดวางฮาร์ดแวร์ทั้งหมดให้กะทัดรัดบนแกนเดียว ในแง่ของการทำงาน โครงสร้างของไมโครโปรเซสเซอร์แบบชิปเดียวนั้นค่อนข้างจำกัด แม้ว่าจะมีความน่าเชื่อถือมากกว่าการกำหนดค่าเซกเมนต์ของแอนะล็อกแบบมัลติชิป
การจำแนกประเภทที่สำคัญอีกประการหนึ่งคือการออกแบบอินเทอร์เฟซของไมโครโปรเซสเซอร์ เรากำลังพูดถึงวิธีในการประมวลผลสัญญาณอินพุต ซึ่งปัจจุบันยังคงแบ่งออกเป็นดิจิทัลและแอนะล็อก แม้ว่าตัวประมวลผลเองจะเป็นอุปกรณ์ดิจิทัล แต่ในบางกรณีการใช้แอนะล็อกสตรีมก็สมเหตุสมผลในแง่ของราคาและความน่าเชื่อถือ อย่างไรก็ตามสำหรับการแปลงจะต้องใช้ตัวแปลงพิเศษซึ่งส่งผลต่อภาระพลังงานและความสมบูรณ์ของโครงสร้างของแพลตฟอร์มการทำงาน Analog MPs (โดยปกติคือ single-chip) ทำงานของระบบอนาล็อกมาตรฐาน - ตัวอย่างเช่น พวกมันสร้างการมอดูเลต สร้างการสั่น เข้ารหัสและถอดรหัสสัญญาณ
ตามหลักการขององค์กรชั่วคราวของการทำงานของ MP พวกเขาจะแบ่งออกเป็นซิงโครนัสและอะซิงโครนัส ความแตกต่างอยู่ในธรรมชาติของสัญญาณเพื่อเริ่มการทำงานใหม่ ตัวอย่างเช่น ในกรณีของอุปกรณ์ซิงโครนัส คำสั่งดังกล่าวถูกกำหนดโดยโมดูลควบคุม โดยไม่คำนึงถึงการดำเนินการปัจจุบัน ในกรณีของ MP แบบอะซิงโครนัส สามารถให้สัญญาณที่คล้ายกันได้โดยอัตโนมัติเมื่อการดำเนินการครั้งก่อนเสร็จสิ้น ในการทำเช่นนี้ วงจรอิเล็กทรอนิกส์มีให้ในโครงสร้างเชิงตรรกะของไมโครโปรเซสเซอร์แบบอะซิงโครนัส ซึ่งช่วยให้มั่นใจถึงการทำงานของส่วนประกอบแต่ละส่วนในโหมดออฟไลน์ หากจำเป็น ความซับซ้อนของการดำเนินการตามวิธีการจัดระเบียบงานของ ส.ส. นี้เกิดจากการที่ในช่วงเวลาที่การดำเนินการหนึ่งเสร็จสิ้น จะมีทรัพยากรเพียงพอสำหรับการเริ่มดำเนินการครั้งต่อไป โดยทั่วไปแล้ว หน่วยความจำของโปรเซสเซอร์จะใช้เป็นลิงก์จัดลำดับความสำคัญในทางเลือกของการดำเนินการที่ตามมา
ไมโครโปรเซสเซอร์สำหรับวัตถุประสงค์ทั่วไปและพิเศษ
ขอบเขตหลักของ MP ที่ใช้งานทั่วไปคือเวิร์กสเตชัน คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล เซิร์ฟเวอร์ และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีจุดประสงค์เพื่อการใช้งานจำนวนมาก โครงสร้างพื้นฐานด้านการทำงานของพวกเขามุ่งเน้นไปที่การทำงานที่หลากหลายที่เกี่ยวข้องกับการประมวลผลข้อมูล อุปกรณ์ดังกล่าวได้รับการพัฒนาโดย SPARC, Intel, Motorola, IBM และอื่นๆ
ไมโครโปรเซสเซอร์เฉพาะทาง ซึ่งมีลักษณะและโครงสร้างที่อิงจากคอนโทรลเลอร์ที่ทรงพลัง ใช้ขั้นตอนที่ซับซ้อนสำหรับการประมวลผลและแปลงสัญญาณดิจิทัลและอนาล็อก นี่เป็นกลุ่มที่มีความหลากหลายมากด้วยการกำหนดค่าหลายพันประเภท ลักษณะเฉพาะของโครงสร้าง MP ประเภทนี้ ได้แก่ การใช้คริสตัลหนึ่งอันเป็นฐานสำหรับโปรเซสเซอร์กลาง ซึ่งสามารถเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ต่อพ่วงจำนวนมากได้ ในหมู่พวกเขามีวิธีการของอินพุต / เอาต์พุต, บล็อกที่มีตัวจับเวลา, อินเทอร์เฟซ, ตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอล นอกจากนี้ยังฝึกเชื่อมต่ออุปกรณ์พิเศษ เช่น บล็อกสำหรับสร้างสัญญาณความกว้างพัลส์ เนื่องจากการใช้หน่วยความจำภายใน ระบบดังกล่าวจึงมีส่วนประกอบเสริมจำนวนเล็กน้อยที่รองรับการทำงานไมโครคอนโทรลเลอร์
ข้อมูลจำเพาะไมโครโปรเซสเซอร์
พารามิเตอร์การทำงานกำหนดช่วงของงานอุปกรณ์และชุดของส่วนประกอบที่โดยหลักการแล้ว สามารถใช้ได้ในโครงสร้างไมโครโปรเซสเซอร์เฉพาะ ลักษณะสำคัญของ MP สามารถแสดงได้ดังนี้:
- ความถี่นาฬิกา ระบุจำนวนการดำเนินการเบื้องต้นที่ระบบสามารถทำได้ใน 1 วินาที และแสดงเป็น MHz แม้จะมีโครงสร้างที่แตกต่างกัน แต่สมาชิกสภาผู้แทนราษฎรที่ต่างกันส่วนใหญ่ทำงานคล้ายคลึงกัน แต่ในแต่ละกรณีต้องใช้เวลาของแต่ละคนซึ่งสะท้อนให้เห็นในจำนวนรอบ ยิ่ง MP มีประสิทธิภาพมากเท่าไร ก็ยิ่งสามารถดำเนินการขั้นตอนต่างๆ ได้มากขึ้นภายในหน่วยเวลาเดียว
- กว้าง. จำนวนบิตที่อุปกรณ์สามารถดำเนินการได้พร้อมกัน จัดสรรความกว้างของบัส อัตราการถ่ายโอนข้อมูล รีจิสเตอร์ภายใน ฯลฯ
- จำนวนหน่วยความจำแคช นี่คือหน่วยความจำที่รวมอยู่ในโครงสร้างภายในของไมโครโปรเซสเซอร์และทำงานที่ความถี่จำกัดเสมอ ในรูปกายภาพ นี่คือคริสตัลที่วางอยู่บนชิป MP หลักและประกอบกับคอร์บัสไมโครโปรเซสเซอร์
- การกำหนดค่า. ในกรณีนี้ เรากำลังพูดถึงการจัดระเบียบคำสั่งและวิธีการระบุที่อยู่ ในทางปฏิบัติ ประเภทของการกำหนดค่าอาจหมายถึงความเป็นไปได้ในการรวมกระบวนการดำเนินการคำสั่งหลายคำสั่งพร้อมกัน โหมดและหลักการทำงานของ MP และการมีอยู่ของอุปกรณ์ต่อพ่วงในระบบไมโครโปรเซสเซอร์พื้นฐาน
สถาปัตยกรรมไมโครโปรเซสเซอร์
โดยรวมแล้ว MP เป็นสากลตัวประมวลผลข้อมูล แต่ในบางพื้นที่ของการดำเนินงานมักจำเป็นต้องมีการกำหนดค่าพิเศษสำหรับการดำเนินการตามโครงสร้าง สถาปัตยกรรมของไมโครโปรเซสเซอร์สะท้อนให้เห็นถึงลักษณะเฉพาะของแอปพลิเคชันของรุ่นใดรุ่นหนึ่ง ทำให้คุณสมบัติของฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์รวมอยู่ในระบบ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เราสามารถพูดคุยเกี่ยวกับแอคทูเอเตอร์ที่ให้มา การลงทะเบียนโปรแกรม วิธีการระบุที่อยู่ และชุดคำสั่ง
ในการนำเสนอสถาปัตยกรรมและคุณสมบัติของการทำงานของ MP พวกเขามักจะใช้ไดอะแกรมอุปกรณ์และการโต้ตอบของการลงทะเบียนซอฟต์แวร์ที่มีอยู่ซึ่งมีข้อมูลการควบคุมและตัวถูกดำเนินการ (ข้อมูลที่ประมวลผล) ดังนั้นในแบบจำลองการลงทะเบียนจึงมีกลุ่มของการลงทะเบียนบริการรวมถึงเซ็กเมนต์สำหรับการจัดเก็บตัวถูกดำเนินการทั่วไป บนพื้นฐานนี้จะกำหนดวิธีการรันโปรแกรม, โครงร่างของการจัดระเบียบหน่วยความจำ, โหมดการทำงานและลักษณะของไมโครโปรเซสเซอร์ โครงสร้าง MP วัตถุประสงค์ทั่วไป เช่น อาจรวมถึงตัวนับโปรแกรม เช่นเดียวกับการลงทะเบียนสำหรับสถานะและการควบคุมโหมดการทำงานของระบบ เวิร์กโฟลว์ของอุปกรณ์ในบริบทของการกำหนดค่าสถาปัตยกรรมสามารถแสดงเป็นแบบจำลองของการถ่ายโอนการลงทะเบียน การระบุที่อยู่ การเลือกตัวถูกดำเนินการและคำสั่ง การถ่ายโอนผลลัพธ์ ฯลฯ การดำเนินการตามคำสั่งต่างๆ โดยไม่คำนึงถึงการกำหนดจะส่งผลต่อสถานะ register เนื้อหาที่สะท้อนถึงสถานะปัจจุบันของโปรเซสเซอร์
ข้อมูลทั่วไปเกี่ยวกับโครงสร้างของไมโครโปรเซสเซอร์
ในกรณีนี้ควรเข้าใจโครงสร้างไม่เพียงแต่เป็นชุดของส่วนประกอบของระบบการทำงานเท่านั้นแต่ยังวิธีการเชื่อมต่อระหว่างอุปกรณ์เหล่านี้รวมถึงอุปกรณ์ที่รับประกันการโต้ตอบ ในการแบ่งประเภทตามหน้าที่ เนื้อหาของโครงสร้างสามารถแสดงผ่านองค์ประกอบสามส่วน ได้แก่ เนื้อหาด้านการปฏิบัติงาน วิธีการสื่อสารกับบัส และโครงสร้างพื้นฐานการควบคุม
อุปกรณ์ของส่วนปฏิบัติการกำหนดลักษณะของการถอดรหัสคำสั่งและการประมวลผลข้อมูล คอมเพล็กซ์นี้อาจรวมถึงบล็อกฟังก์ชันเลขคณิต-ลอจิก เช่นเดียวกับตัวต้านทานสำหรับการจัดเก็บข้อมูลชั่วคราว รวมถึงข้อมูลเกี่ยวกับสถานะของไมโครโปรเซสเซอร์ โครงสร้างลอจิกให้การใช้ตัวต้านทานแบบ 16 บิตที่ไม่เพียงแต่ดำเนินการตามขั้นตอนทางลอจิกและเลขคณิตเท่านั้น แต่ยังดำเนินการกะด้วย งานของการลงทะเบียนสามารถจัดระเบียบได้ตามรูปแบบที่แตกต่างกันซึ่งกำหนดการเข้าถึงโปรแกรมเมอร์ รีจิสเตอร์แยกต่างหากสงวนไว้สำหรับฟังก์ชันก้อนแบตเตอรี่
บัสคัปเปิ้ลมีหน้าที่ในการเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ต่อพ่วง ช่วงของงานยังรวมถึงการดึงข้อมูลจากหน่วยความจำและการสร้างคิวคำสั่ง โครงสร้างไมโครโปรเซสเซอร์ทั่วไปประกอบด้วยตัวชี้คำสั่ง IP แอดเดรสแอดเดรส การลงทะเบียนเซกเมนต์ และบัฟเฟอร์ ซึ่งลิงก์กับแอดเดรสบัสจะให้บริการ
ในทางกลับกัน อุปกรณ์ควบคุมจะสร้างสัญญาณควบคุม ถอดรหัสคำสั่ง และยังรับรองการทำงานของระบบคอมพิวเตอร์ ออกคำสั่งไมโครสำหรับการทำงานของ MP ภายใน
โครงสร้างของ MP พื้นฐาน
โครงสร้างที่เรียบง่ายของไมโครโปรเซสเซอร์นี้ให้การทำงานสองอย่างส่วน:
- ห้องผ่าตัด. หน่วยนี้รวมถึงสิ่งอำนวยความสะดวกในการควบคุมและประมวลผลข้อมูล เช่นเดียวกับหน่วยความจำไมโครโปรเซสเซอร์ โครงสร้างไมโครโปรเซสเซอร์พื้นฐานไม่เหมือนกับคอนฟิกูเรชันแบบเต็ม โครงสร้างไมโครโปรเซสเซอร์ไม่รวมเซ็กเมนต์รีจิสเตอร์ อุปกรณ์ดำเนินการบางอย่างถูกรวมเข้าเป็นหน่วยการทำงานเดียว ซึ่งยังเน้นถึงลักษณะที่ปรับให้เหมาะสมของสถาปัตยกรรมนี้ด้วย
- อินเทอร์เฟซ โดยพื้นฐานแล้วเป็นช่องทางในการสื่อสารกับทางหลวงสายหลัก ส่วนนี้มีการลงทะเบียนหน่วยความจำภายในและแอดเดรส
หลักการของสัญญาณมัลติเพล็กซ์มักใช้กับช่องสัญญาณเอาต์พุตภายนอกของ MP พื้นฐาน ซึ่งหมายความว่าการส่งสัญญาณเกิดขึ้นผ่านช่องทางการแบ่งปันเวลาทั่วไป นอกจากนี้ ขึ้นอยู่กับโหมดการทำงานปัจจุบันของระบบ สามารถใช้เอาต์พุตเดียวกันเพื่อส่งสัญญาณเพื่อวัตถุประสงค์ที่แตกต่างกัน
โครงสร้างคำสั่งไมโครโปรเซสเซอร์
โครงสร้างนี้ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับการกำหนดค่าทั่วไปและลักษณะของการโต้ตอบของบล็อกการทำงาน MP อย่างไรก็ตาม แม้กระทั่งในขั้นตอนการออกแบบของระบบ นักพัฒนาก็ยังวางความเป็นไปได้ในการใช้อาร์เรย์ของการดำเนินการตามชุดของคำสั่งที่จะเกิดขึ้นในภายหลัง ฟังก์ชันคำสั่งทั่วไป ได้แก่:
- การถ่ายโอนข้อมูล คำสั่งดำเนินการกำหนดค่าของตัวถูกดำเนินการต้นทางและปลายทาง รีจิสเตอร์หรือเซลล์หน่วยความจำสามารถใช้เป็นส่วนหลังได้
- อินพุต-เอาท์พุต. ผ่านอุปกรณ์อินเทอร์เฟซ I/O ถ่ายโอนข้อมูลไปยังพอร์ต ตามโครงสร้างของไมโครโปรเซสเซอร์และการโต้ตอบกับฮาร์ดแวร์ต่อพ่วงและหน่วยภายใน คำสั่งจะตั้งค่าที่อยู่พอร์ต
- การแปลงประเภท กำหนดรูปแบบและค่าขนาดของตัวถูกดำเนินการที่ใช้
- ขัดจังหวะ. คำสั่งประเภทนี้ออกแบบมาเพื่อควบคุมการขัดจังหวะของซอฟต์แวร์ ตัวอย่างเช่น สามารถหยุดการทำงานของโปรเซสเซอร์ในขณะที่อุปกรณ์ I / O เริ่มทำงาน
- การจัดระเบียบวัฏจักร คำแนะนำเปลี่ยนค่าของการลงทะเบียน ECX ซึ่งสามารถใช้เป็นตัวนับเมื่อรันโค้ดโปรแกรมบางอย่าง
ตามกฎแล้ว คำสั่งพื้นฐานจะกำหนดข้อจำกัดเกี่ยวกับความสามารถในการทำงานกับหน่วยความจำจำนวนหนึ่ง พร้อมจัดการรีจิสเตอร์และเนื้อหาพร้อมกัน
โครงสร้างการจัดการ MP
ระบบควบคุม MP ขึ้นอยู่กับชุดควบคุมซึ่งเชื่อมโยงกับส่วนการทำงานหลายส่วน:
- เซ็นเซอร์สัญญาณ กำหนดลำดับและพารามิเตอร์ของพัลส์ โดยจะกระจายพัลส์อย่างสม่ำเสมอตามเวลาทั่วทั้งบัส ลักษณะของการทำงานของเซ็นเซอร์คือจำนวนรอบและสัญญาณควบคุมที่จำเป็นในการดำเนินการ
- ที่มาของสัญญาณ หน้าที่หนึ่งของชุดควบคุมในโครงสร้างของไมโครโปรเซสเซอร์ถูกกำหนดให้สร้างหรือประมวลผลสัญญาณ นั่นคือการสลับภายในรอบเฉพาะบนบัสเฉพาะ
- ตัวถอดรหัสการทำงาน ทำการถอดรหัสรหัสการทำงานที่มีอยู่ในทะเบียนคำสั่ง onช่วงเวลานี้. กระบวนการนี้ยังช่วยสร้างลำดับของพัลส์ควบคุมร่วมกับการกำหนดบัสที่ทำงานอยู่ด้วย
สิ่งที่สำคัญที่สุดในโครงสร้างพื้นฐานการควบคุมคืออุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลถาวรที่มีสัญญาณที่จำเป็นในการดำเนินการประมวลผลในเซลล์ ในการนับคำสั่งเมื่อประมวลผลข้อมูลพัลส์คุณสามารถใช้หน่วยสร้างที่อยู่ซึ่งเป็นองค์ประกอบที่จำเป็นของโครงสร้างภายในของไมโครโปรเซสเซอร์ซึ่งรวมอยู่ในหน่วยอินเทอร์เฟซของระบบและช่วยให้คุณอ่านรายละเอียดของการลงทะเบียนหน่วยความจำ พร้อมสัญญาณเต็ม
ส่วนประกอบไมโครโปรเซสเซอร์
บล็อกการทำงานส่วนใหญ่ รวมถึงอุปกรณ์ภายนอก ถูกจัดระเบียบระหว่างตัวเองกับ MP วงจรกลางผ่านบัสภายใน อาจกล่าวได้ว่านี่คือเครือข่ายแกนหลักของอุปกรณ์ซึ่งมีลิงก์การสื่อสารที่ครอบคลุม อีกสิ่งหนึ่งคือ บัสยังสามารถมีองค์ประกอบของวัตถุประสงค์การทำงานที่แตกต่างกันได้ เช่น วงจรสำหรับการถ่ายโอนข้อมูล เส้นสำหรับถ่ายโอนเซลล์หน่วยความจำ ตลอดจนโครงสร้างพื้นฐานสำหรับการเขียนและอ่านข้อมูล ธรรมชาติของการโต้ตอบระหว่างบล็อกของบัสนั้นถูกกำหนดโดยโครงสร้างของไมโครโปรเซสเซอร์ อุปกรณ์ที่รวมอยู่ใน MP นอกเหนือจากรถบัสแล้วยังมีสิ่งต่อไปนี้:
- หน่วยลอจิกเลขคณิต ดังที่ได้กล่าวไปแล้ว ส่วนประกอบนี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อดำเนินการทางตรรกะและทางคณิตศาสตร์ ใช้ได้กับทั้งข้อมูลตัวเลขและอักขระ
- อุปกรณ์ควบคุม รับผิดชอบในการการประสานงานในการทำงานร่วมกันของส่วนต่างๆ ของ MT โดยเฉพาะอย่างยิ่ง บล็อกนี้จะสร้างสัญญาณควบคุม โดยนำไปยังโมดูลต่างๆ ของอุปกรณ์เครื่องในช่วงเวลาที่กำหนด
- หน่วยความจำไมโครโปรเซสเซอร์ ใช้สำหรับบันทึก จัดเก็บ และออกข้อมูล ข้อมูลสามารถเชื่อมโยงกับทั้งการคำนวณการทำงานและกระบวนการที่ให้บริการเครื่อง
- ตัวประมวลผลคณิตศาสตร์. มันถูกใช้เป็นโมดูลเสริมเพื่อเพิ่มความเร็วเมื่อดำเนินการคำนวณที่ซับซ้อน
คุณสมบัติของโครงสร้างตัวประมวลผลร่วม
แม้จะอยู่ในกรอบของการดำเนินการทางคณิตศาสตร์และตรรกะทั่วไป ก็ยังมีความจุไม่เพียงพอสำหรับ MP ทั่วไป ตัวอย่างเช่น ไมโครโปรเซสเซอร์ไม่มีความสามารถในการดำเนินการคำสั่งเลขคณิตทศนิยม สำหรับงานดังกล่าวจะใช้ตัวประมวลผลร่วมซึ่งมีโครงสร้างสำหรับการรวมกันของโปรเซสเซอร์กลางกับ MP หลายตัว ในขณะเดียวกัน ตรรกะของการทำงานของอุปกรณ์เองก็ไม่มีความแตกต่างพื้นฐานจากกฎพื้นฐานสำหรับการสร้างวงจรเลขคณิต
ตัวประมวลผลร่วมรันคำสั่งทั่วไป แต่ในการโต้ตอบอย่างใกล้ชิดกับโมดูลกลาง การกำหนดค่านี้ถือว่าการตรวจสอบคิวคำสั่งอย่างต่อเนื่องในหลายบรรทัด ในโครงสร้างทางกายภาพของไมโครโปรเซสเซอร์ประเภทนี้ อนุญาตให้ใช้โมดูลอิสระเพื่อจัดเตรียมอินพุต-เอาต์พุต ซึ่งเป็นคุณสมบัติที่สามารถเลือกคำสั่งได้ อย่างไรก็ตาม เพื่อให้รูปแบบดังกล่าวทำงานได้อย่างถูกต้อง ตัวประมวลผลร่วมจะต้องกำหนดแหล่งที่มาของการเลือกคำสั่งอย่างชัดเจนการทำงานร่วมกันระหว่างโมดูล
หลักการสร้างโครงสร้างทั่วไปของไมโครโปรเซสเซอร์ที่มีการกำหนดค่าควบคู่กันอย่างแน่นหนานั้นเชื่อมโยงกับแนวคิดของอุปกรณ์ตัวประมวลผลร่วมด้วย หากในกรณีก่อนหน้านี้ เราสามารถพูดคุยเกี่ยวกับบล็อก I / O อิสระที่มีความเป็นไปได้ในการเลือกคำสั่งของตัวเอง การกำหนดค่าที่ควบคู่กันอย่างแน่นหนาจะเกี่ยวข้องกับการรวมในโครงสร้างของตัวประมวลผลอิสระที่ควบคุมสตรีมคำสั่ง
สรุป
หลักการสร้างไมโครโปรเซสเซอร์ได้รับการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยตั้งแต่อุปกรณ์คอมพิวเตอร์เครื่องแรกถือกำเนิดขึ้น ลักษณะ การออกแบบ และข้อกำหนดสำหรับการสนับสนุนทรัพยากรมีการเปลี่ยนแปลง ซึ่งเปลี่ยนคอมพิวเตอร์อย่างสิ้นเชิง แต่แนวคิดทั่วไปที่มีกฎพื้นฐานสำหรับการจัดระเบียบบล็อกการทำงานส่วนใหญ่ยังคงเหมือนเดิม อย่างไรก็ตาม อนาคตของการพัฒนาโครงสร้างไมโครโปรเซสเซอร์อาจได้รับอิทธิพลจากนาโนเทคโนโลยีและการถือกำเนิดของระบบคอมพิวเตอร์ควอนตัม วันนี้ พื้นที่ดังกล่าวได้รับการพิจารณาในระดับทฤษฎี แต่องค์กรขนาดใหญ่กำลังทำงานอย่างแข็งขันเกี่ยวกับโอกาสในการใช้งานวงจรลอจิกใหม่โดยอาศัยเทคโนโลยีที่เป็นนวัตกรรมใหม่ ตัวอย่างเช่น ในฐานะตัวเลือกที่เป็นไปได้สำหรับการพัฒนา MT ต่อไป การใช้อนุภาคระดับโมเลกุลและอนุภาคย่อยไม่ถูกตัดออก และวงจรไฟฟ้าแบบเดิมสามารถหลีกทางให้ระบบการหมุนของอิเล็กตรอนโดยตรง ซึ่งจะทำให้สามารถสร้างโปรเซสเซอร์ขนาดเล็กมากด้วยสถาปัตยกรรมใหม่โดยพื้นฐาน ซึ่งมีประสิทธิภาพมากกว่าในปัจจุบันหลายเท่าส.ส.