Микропроцессор: что нужно знать начинающим электронщикам

Принцип действия

Назначение микропроцессора заключается в считывании каждой команды из памяти, ее декодировании и выполнении. ЦПУ обрабатывает данные согласно инструкциям программы в форме логических и арифметических операций. Информация извлекается из памяти или поступает из устройства ввода, и результат обработки сохраняется в памяти или доставляется на соответствующее устройство вывода так, как это указано в командах. Вот что такое микропроцессоры. Для выполнения всех указанных функций у них имеются различные функциональные блоки. Такая внутренняя или организационная структура ЦПУ, определяющая его работу, называется его архитектурой.

Типичная схема устройства микропроцессора представлена вашему вниманию на фото ниже.

Устройство процессора.

В состав процессора входят следующие устройства: устройство управления (УУ), арифметико-логическое устройство (АЛУ), регистры процессорной памяти.
УУ управляет работой всех устройств компьютера по заданной программе. УУ извлекает очередную команду из регистра команд, определяет, что надо делать с данными, а затем задает последовательность действий выполнения поставленной задачи.
(Функцию устройства управления можно сравнить с работой дирижера, управляющего оркестром. Своеобразной «партитурой» для УУ является программа.)

АЛУ — вычислительный инструмент процессора; это устройство выполняет арифметические и логические операции по командам программы.

Регистры — это внутренняя память процессора. Каждый из регистров служит своего рода черновиком, используя который процессор выполняет расчеты и сохраняет промежуточные результаты. У каждого регистра есть определенное назначение. Предположим, что у процессора возникла необходимость сложить два числа. Для этого ему нужно считать из памяти первое слагаемое, затем — второе слагаемое, сложить их и, если необходимо, отправить результат снова в оперативную память. Стало быть, процессору необходимо где-то хранить первое и второе слагаемое, а затем и результат. Для этого служит внутренняя ячейка самого процессора, называемая сумматор, или аккумулятор. Кроме того, процессору необходимо знать, из какой ячейки оперативной памяти считывать очередную команду. Об этом ему сообщает содержимое его внутренней ячейки , называемой счетчиком команд. Сама команда после извлечения из оперативной памяти помещается в ячейку — регистр команд. Полученный после выполнения команды результат может быть переписан из регистра в ячейку ОЗУ.

Существует несколько типов регистров, отличающихся видом выполняемых операций.
Некоторые важные регистры имеют свои названия, например:

• сумматор — регистр АЛУ, участвующий в выполнении каждой операции;
• счетчик команд — регистр УУ, содержимое которого соответствует адресу очередной выполняемой команды; служит для автоматической выборки программы из последовательных ячеек памяти;
• регистр команд — регистр УУ для хранения кода команды на период времени, необходимый для ее выполнения.

Все устройства процессора обмениваются между собой информацией с помощью внутренней шины данных.
Современные процессоры имеют и другие части, но три перечисленные выше, вместе со связующим звеном — внутренней шиной данных — необходимый минимум.

Принципы Джона фон Неймана.

В основу построения подавляющего большинства компьютеров положены следующие общие принципы, сформулированные в 1945 г. американским ученым Джоном фон Нейманом.

1. Принцип программного управления.

Из него следует, что программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.
Выборка программы из памяти осуществляется с помощью счетчика команд. Этот регистр процессора последовательно увеличивает хранимый в нем адрес очередной команды на длину команды.
А так как команды программы расположены в памяти друг за другом, то тем самым организуется выборка цепочки команд из последовательно расположенных ячеек памяти.
Если же нужно после выполнения команды перейти не к следующей, а к какой-то другой, используются команды условного или безусловного переходов, которые заносят в счетчик команд номер ячейки памяти, содержащей следующую команду. Выборка команд из памяти прекращается после достижения и выполнения команды «стоп».
Таким образом, процессор исполняет программу автоматически, без вмешательства человека.

2. Принцип однородности памяти.

Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Поэтому компьютер не различает, что хранится в данной ячейке памяти — число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными.
Это открывает целый ряд возможностей. Например, программа в процессе своего выполнения также может подвергаться переработке, что позволяет задавать в самой программе правила получения некоторых ее частей (так в программе организуется выполнение циклов и подпрограмм).
Более того, команды одной программы могут быть получены как результаты исполнения другой программы. На этом принципе основаны методы трансляции; перевода текста программы с языка программирования высокого уровня на язык конкретной машины.

3. Принцип адресности.

Структурно основная память состоит из перенумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка.
Отсюда следует возможность давать имена областям памяти, так, чтобы к запомненным в них значениям можно было впоследствии обращаться или менять их в процессе выполнения программ с использованием присвоенных имен.

Компьютеры, построенные на этих принципах, относятся к типу фон-неймановских.
Но существуют компьютеры, принципиально отличающиеся от фон-неймановских. Для них, например, может не выполняться принцип программного управления, т.е. они могут работать без «счетчика команд», указывающего текущую выполняемую команду программы. Для обращения к какой-либо переменной, хранящейся в памяти, этим компьютерам не обязательно давать ей имя. Такие компьютеры называются не-фон-неймановскими.

Из чего состоит микропроцессор?

В нем выделяют две части:

1. Операционная. Содержит устройства управления, арифметико-логическую и микропроцессорную память.
2. Интерфейсная. Содержит адресные регистры, схемы управления портами и шиной, а также блок команд.

Важной является архитектура – логическая организация микропроцессора, которая определяет его особенности, свойства и возможность построения вычислительной системы на базе этого устройства. Различают три основных типа: CISC, RISC и MISC (это если говорить про универсальные приборы)

Так, в них есть несколько групп регистров, что работают с разной степенью опережения. Это позволяет выполнять операции буквально «в конвейерном режиме». Это позитивно сказывается на эффективном быстродействии. Микропроцессор компьютера обычно обслуживает только одно устройство – допустим, клавиатуру.

Что такое микропроцессор

Микропроцессор (в ангоязычной литературеMPU — Micro Processor Unit) содержит функционал компьютерного центрального процессора, или ЦП (CPU — Central Processing Unit) на одном полупроводниковом кристалле (ИМС — интегральная микросхема или на западный манер — Integrated Circuit).

Графический процессор NVIDIA

По своей сути — это микрокомпьютер, который используется для выполнения арифметических и логических операций, управления системами, хранения данных и прочих.

Микропроцессор обрабатывает данные, поступающие с входных периферийных устройств и передает обработанные данные на выходные периферийные устройства.

Существует четыре основных типа процессоров, различающихся своей архитектурой.

Микропроцессоры с полным набором команд (Complex Instruction Set Computer, CISC-архитектура). Характеризуются нефиксированным значением длины команды, кодированием арифметических действий одной командой, небольшим числом регистров, выполняющих строго определённые функции. Примером такого типа процессоров служит семейство x86.

Микропроцессоры с сокращенным набором команд (Reduced Instruction Set Computer, RISC-архитектура). Обладают, как правило, повышенным быстродействием за счёт упрощения инструкций, что позволяет упростить процесс декодирования и, соответственно, сократить время их выполнения. Большинство графических процессоров разрабатываются, используя этот тип архитектуры.

Микропроцессоры с минимальным набором команд (Minimal Instruction Set Computer, MISC-архитектура). В отличие от RISC-архитектуры, в них используются длинные командные слова, что позволяет выполнять достаточно сложные действия за один цикл работы устройства. Формирование длинных «командных слов» стало возможным благодаря увеличению разрядности микропроцессорных устройств.

В суперскалярных процессорах (Superscalar Processors) используются несколько декодеров команд, которые загружают работой множество исполнительных блоков. Планирование исполнения потока команд происходит динамически и осуществляется самим вычислительным ядром. Примером процессора с таким типом архитектуры является, например Cortex A8.

Отдельно хочу выделить микропроцессоры специального назначения (ASIC — Application Specific Integrated Circuit). Как следует из названия, предназначены для решения конкретной задачи. В отличие от микропроцессоров общего назначения, применяются в конкретном устройстве и выполняют определенные функции, характерные только для данного устройства. Специализация на выполнении узкого класса функций приводит к увеличению скорости работы устройства и, как правило, позволяет снизить стоимость такой интегральной схемы. Примерами таких микропроцессоров может быть микросхема, разработанная исключительно для управления мобильным телефоном, микросхемы аппаратного кодирования и декодирования аудио- и видеосигналов — так называемые цифровые сигнальные процессоры (Digital Signal Processing, DSP multiprocessors). Могут быть реализованы в виде ПЛИС (программируемая логическая интегральная схема). При разработке таких процессоров для описания их функциональности используют языки описания аппаратных устройств (HDL — Hardware Description Language), такие как Verilog и VHDL.

 Системы на основе микропроцессоров строят примерно следующим образом.

Система, основанная на микропроцессоре

Как видно, микропроцессор в этой системе имеет множество вспомогательных устройств , таких как постоянное запоминающее устройство, оперативная память, последовательный интерфейс, таймер, порты ввода/вывода и т.д. Все эти устройства обмениваются командами и данными с микропроцессором через системную шину. Все вспомогательные устройства в микропроцессорной системе являются внешними. Системная шина, в свою очередь, состоит из адресной шины, шины данных и шины управления.

Теперь, давайте, рассмотрим микроконтроллер.

Набор команд микрокомпьютера

Основные характеристики микропроцессора также определяются набором инструкций. Обычно он состоит из 5 групп:

1. Группа передачи данных. Данные команды помогают перемещать информацию между регистрами внутри микропроцессора, между памятью и регистром или ячейками памяти.
2. Арифметическая группа позволяет складывать, вычитать, увеличивать или уменьшать данные в памяти или регистрах (например, сложить содержимое двух регистров ЦПУ).
3. Логическая группа используется для операций И, ИЛИ, ИСКЛЮЧАЮЩЕГО ИЛИ, сравнения, циклического сдвига, дополнения данных в памяти или регистрах (например, чтобы пропустить через схему ИЛИ содержимое двух регистров микропроцессора).
4. Группа ветвления включает безусловные и условные переходы, вызов подпрограмм и возвращение из них. Условные инструкции служат для того, чтобы определенная операция выполнялась только в случае выполнения определенного условия (например, если требуется перейти к конкретной команде, когда результат последнего вычисления был равен нулю). Они обеспечивают возможность программе самой принимать решения.
5. Группа стека, ввода-вывода и управления микропроцессором производит передачу данных между ЦПУ и периферией, манипулирует стеком и изменяет внутренние флаги управления. Эти команды позволяют программисту остановить устройство, перевести его в нерабочее состояние, включить и отключить систему прерываний и т. д.

Инструкции, которые хранятся вместе с данными в памяти, могут иметь длину в 1 или несколько байт. Длинные команды хранятся в последовательных ячейках памяти, причем адрес первого байта всегда используется как адрес всей команды. Кроме того, первый байт всегда является кодом операции.

Внутренняя структура микропроцессора.

Любая ЭВМ
предназначена
для обработки
информации
причем, как
правило, осуществляет
эту обработку
опосредовано
– представляя
информацию
в виде чисел.
Для работы с
числами машина
имеет специальную
важнейшую часть
– микропроцессор.
Это универсальное
логическое
устройство,
которое оперирует
с двоичными
числами, осуществляя
простейшие
логические
и математические
операции, и не
просто как
придется, а в
соответствии
с программой,
т.е. в заданной
последовательности.
Для хранения
этой заданной
последовательности
служат запоминающие
устройства
– ЗУ. ЗУ бывают
постоянными
– ПЗУ, в которых
информация
хранится, не
изменяясь сколь
угодно долго,
и оперативными
– ОЗУ, информация
в которых может
быть изменена
в любой момент
в соответствии
с результатами
ее обработки.
Процессор
общается с ОЗУ
и ПЗУ через так
называемое
адресное
пространство,
в котором каждая
ячейка памяти
имеет свой
адрес.

МП состоит из
набора регистров
памяти различного
назначения,
которые определенным
образом связаны
между собой
и обрабатываются
в соответствии
с некоторой
системой правил.
Регистр – это
устройство,
предназначенное
для хранения
и обработки
двоичного кода.
К внутренним
регистрам
процессора
относят: счетчик
адреса команд,
указатель
стека, регистр
состояний,
регистры общего
назначения.

Наличие счетчика
команд было
положено еще
в работах фон
Неймана. Роль
счетчика состоит
в сохранении
адреса очередной
команды программы
и автоматическом
вычислении
адреса следующей.
Благодаря
наличию программного
счетчика в ЭВМ
реализуется
основной цикл
исполнения
последовательно
расположенных
команд программы.

Стек – это
особый способ
организации
памяти, при
использовании
которого достаточно
сохранять адрес
последней
заполненной
ячейки ОЗУ.
Именно адрес
последней
заполненной
ячейки ОЗУ и
хранится в
указателе
стека. Стек
используется
процессором
для организации
механизма
прерываний,
обработки
обращения к
подпрограммам,
передачи параметров
и временного
хранения данных.

В регистре
состояний
хранятся сведения
о текущих режимах
работы процессора.
Сюда же помещается
информация
о результатах
выполняемых
команд, например:
равен ли результат
нулю, отрицателен
ли он, не возникли
ли в ходе операции
ошибки и т.п.
Использование
и анализ в этом
регистре происходит
побитно, каждый
бит регистра
имеет самостоятельное
значение.

Регистры общего
назначения
(РОН) служат
для хранения
текущих обрабатываемых
данных или их
адреса в ОЗУ.
У некоторых
процессоров
регистры
функционально
равнозначны,
в других назначение
регистров
строго оговаривается.
Информация
из одного регистра
может предаваться
в другой.

Особенности российских микропроцессоров

С 1998 года и по сей день в отечественном сегменте разработкой микропроцессоров занимается компания «МЦСТ». Результаты впечатляющие – стабильное производство RISC систем, внедрение серии Эльбрус в применение на военно-оборонительных комплексах, космических станциях и засекреченных базах для передачи данных с максимальным уровнем шифрования. Заслуги компании «МЦСТ» серьезные, хотя многими обывателями подобные «успехи» кажутся смешными, на фоне мировых гигантов вроде Intel и AMD.

Да, достижения еще не те, но и цели совсем разные, верно? Едва ли «Эльбрус» стоит расценивать, как игровой чип, способный запустить все современные развлечения в максимальном качестве – это, в первую очередь, система для сверхбыстрой обработки данных (прежде всего, военного назначения) в полевых и даже экстремальных условиях.

История развития процессоров из России:

1. 1998 год. Первая модель SPARC с частотой 80 МГц.
2. 2001 год. Корректировка модели SPARC, увеличение мощностей, снижение уровня потребляемой энергии, работа над третьей версией процессора с частотой в 500 МГц.
3. 2004 год. Представлен E2K – процессор нового поколения, способный работать практически в любых условиях.
4. 2005 год. Появление первых образцов «Эльбруса», эксперименты и взгляд в будущее – впереди долгие годы борьбы за мировое лидерство в области современных технологий…

Историческая справка

На первенство в создании М. претендуют три проекта, завершившиеся почти одновременно. В 1968–70 компания «Garrett AiResearch» разработала М. для истребителя F-14A, который состоял из нескольких кристаллов, предназначался для вычисления скорости, высоты и положения крыльев (данные рассекречены в 1998). В сент. 1971 компания «Texas Instruments» анонсировала М. TMS1802NC для использования в калькуляторах (в 1973 фирма получила патент на М. на одном кристалле). Однако большинство специалистов в области вычислит. техники отдают первенство компании «Intel», объявившей в нояб. 1971 о создании М. Intel 4004 (на одном кристалле), который также разрабатывался для калькуляторов, но позднее стал позиционироваться как универсальный; одновременно обрабатывал 4 двоичных разряда, содержал 2300 транзисторов, работал на частоте 740 кГц, занимал на кристалле пл. 24 мм2, выполнял 60 тыс. операций в секунду (был в сотни раз менее производительным, чем большие вычислительные машины того времени). В 1972 появился 8-разрядный М. Intel 8008, который содержал 3500 транзисторов. М. RCA 1802 (1976) – первый М., стойкий к радиации, использовался в космич. зондах. В 1978 создан М. Intel 8086 (29 тыс. транзисторов), который был наиболее удачным 16-разрядным М. (положил начало семейству x86). Увеличение разрядности М. позволило увеличить адресное пространство доступной памяти и производительность компьютера. Версия 8088 этого М. использовалась в получившем широкое распространение персональном компьютере IBM PC. Первый 32-разрядный М. на одном кристалле был создан фирмой «AT&T Bell Laboratories» в 1980. В 1985 появился коммерчески успешный 32-разрядный М. Intel 386 (275 тыс. транзисторов). Первый коммерческий М. с 64-разрядной адресацией математической памяти выпущен в 1991 (MIPS Technologies R4000); выпускавшиеся ранее М. (напр., Intel i860, 1989) обладали возможностью выполнения 64-разрядных операций над данными, но были лишены 64-разрядной адресации. Первым 64-разрядным x86-совместимым М. стал выпущенный в 2003 AMD Opteron, реализующий архитектуру AMD64.

Команды (инструкции)

Команды — это фактические действия, которые компьютер должен выполнять. Они бывают нескольких типов:

• Арифметические: сложение, вычитание, умножение и т. д.
• Логические: И (логическое умножение/конъюнкция), ИЛИ (логическое суммирование/дизъюнкция), отрицание и т. д.
• Информационные: , , , и .
• Команды перехода: , , и .
• Команда останова: .

Прим. перев. На самом деле все арифметические операции в АЛУ могут быть созданы на основе всего двух: сложение и сдвиг. Однако чем больше базовых операций поддерживает АЛУ, тем оно быстрее.

Инструкции предоставляются компьютеру на языке ассемблера или генерируются компилятором высокоуровневых языков.

В процессоре инструкции реализуются на аппаратном уровне. За один такт одноядерный процессор может выполнить одну элементарную (базовую) инструкцию.

Группу инструкций принято называть набором команд (англ. instruction set).

Функциональная блок-схема и назначение микропроцессора

Блок-схема микропроцессора.

М. (рис.), как и типичный ЦП, содержит: арифметическое устройство (АУ), устройство управления (УУ), регистровый файл (РФ, набор регистров, предназначенных для временного хранения данных и результатов, реализован на самых быстрых запоминающих элементах; кэш-память использует более медленные элементы), кэш-команд (кэш-память для хранения команд) и кэш-данных. УУ управляет работой всего компьютера, который, кроме ЦП, включает осн. память (ОП) и устройство ввода-вывода. УУ через кэш-команды получает из ОП команды, дешифрирует их и передаёт на исполнение в АУ. Из РФ и кэш-данных в АУ поступают операнды (данные, над которыми производятся операции). Результат выполненной в АУ команды записывается в РФ. В кэш-данных также сохраняются уже использовавшиеся данные, т. к. они могут снова потребоваться. В УУ находятся спец. регистры, напр. PC (program counter – счётчик команд), содержащий адрес следующей команды, IR (instruction register – регистр команды), хранящий выполняемую команду.

По назначению М. разделяют на универсальные (предназначенные для решения широкого класса задач, напр. ЦП персонального компьютера) и специализированные (ориентированные на решение определённого класса задач). Среди специализир. М. можно выделить М. цифровой обработки сигналов (DSP – digital signal processor), графич. процессор (GPU – graphics processing unit), применяемый для обработки компьютерной графики, а также вычислительные сопроцессоры (напр., Weitek Abacus для вычислений с плавающей запятой, Intel Xeon Phi для универсальных высокопараллельных вычислений).

М. применяются в компьютерах, специализир. и бытовой радиоэлектронной аппаратуре, средствах автоматизации, телекоммуникации, на транспорте и др. Напр., в совр. самолёте действуют сотни М. Ок. 98% выпускаемых в мире М. используются во встроенных системах (embedded systems), представляющих собой специализир. компьютерные системы, которые обычно встраивают в управляемое устройство, аппарат (автомобиль, банкомат, стиральную машину, мобильный телефон и др.).

История

Дополнительные сведения: История вычислительной техники

Почти одновременно появились три проекта по созданию микропроцессора: Central Air Data Computer (CADC) в Garrett AiResearch (1968), TMS 1000 в Texas Instruments (1971) и в Intel (1971).

Первые микропроцессоры применялись в электронных калькуляторах, в них использовалась двоично-десятичная арифметика 4-битных слов. Вскоре их стали встраивать и в другие устройства, например, терминалы, принтеры и различную автоматику. Доступные 8-битные микропроцессоры с 16-битной адресацией позволили в середине 1970-х годов создать первые бытовые микрокомпьютеры.

Долгое время центральные процессоры создавались из отдельных микросхем большой и средней интеграции, содержащих от нескольких единиц до нескольких сотен транзисторов. Разместив целый процессор на одном чипе сверхбольшой интеграции, удалось значительно снизить его стоимость. Несмотря на скромное начало, непрерывное увеличение сложности микропроцессоров привело к почти полному устареванию других форм компьютеров. В настоящее время один или несколько микропроцессоров используются в качестве вычислительного элемента во всём, от мельчайших встраиваемых систем и мобильных устройств до огромных мейнфреймов и суперкомпьютеров.

В космических программах полётов к Луне «Аполлон» в 1960-х и 1970-х годах все бортовые вычисления для первичного наведения, навигации и управления были предоставлены небольшими специализированными процессорами бортового компьютера Аполлон.

С начала 1970-х годов широко известно, что рост мощности микропроцессоров следует закону Мура, который утверждает, что число транзисторов на интегральной микросхеме удваивается каждые 24 месяца. В конце 1990-х главным препятствием для разработки новых микропроцессоров стало тепловыделение (TDP).

Хранение информации — регистры и память

Как говорилось ранее, процессор выполняет поступающие на него команды. Команды в большинстве случаев работают с данными, которые могут быть промежуточными, входными или выходными. Все эти данные вместе с инструкциями сохраняются в регистрах и памяти.

Регистры

Регистр — минимальная ячейка памяти данных. Регистры состоят из триггеров (англ. latches/flip-flops). Триггеры, в свою очередь, состоят из логических элементов и могут хранить в себе 1 бит информации.

Прим. перев. Триггеры могут быть синхронные и асинхронные. Асинхронные могут менять своё состояние в любой момент, а синхронные только во время положительного/отрицательного перепада на входе синхронизации.

По функциональному назначению триггеры делятся на несколько групп:

• RS-триггер: сохраняет своё состояние при нулевых уровнях на обоих входах и изменяет его при установке единице на одном из входов (Reset/Set — Сброс/Установка).
• JK-триггер: идентичен RS-триггеру за исключением того, что при подаче единиц сразу на два входа триггер меняет своё состояние на противоположное (счётный режим).
• T-триггер: меняет своё состояние на противоположное при каждом такте на его единственном входе.
• D-триггер: запоминает состояние на входе в момент синхронизации. Асинхронные D-триггеры смысла не имеют.

Для хранения промежуточных данных ОЗУ не подходит, т. к. это замедлит работу процессора. Промежуточные данные отсылаются в регистры по шине. В них могут храниться команды, выходные данные и даже адреса ячеек памяти.

Принцип действия RS-триггера

Память (ОЗУ)

ОЗУ (оперативное запоминающее устройство, англ. RAM) — это большая группа этих самых регистров, соединённых вместе. Память у такого хранилища непостоянная и данные оттуда пропадают при отключении питания. ОЗУ принимает адрес ячейки памяти, в которую нужно поместить данные, сами данные и флаг записи/чтения, который приводит в действие триггеры.

Прим. перев. Оперативная память бывает статической и динамической — SRAM и DRAM соответственно. В статической памяти ячейками являются триггеры, а в динамической — конденсаторы. SRAM быстрее, а DRAM дешевле.

Шины

Микрокомпьютер оперирует двоичным кодом. Бинарная информация представлена двоичными цифрами, называемыми битами. Группа битов образует машинное слово (их количество зависит от конкретной реализации). Обычные размеры слова равны 4, 8, 12, 16, 32 и 64 бит. Байт и полубайт представляют собой набор из 8 и 4 бит соответственно.

Шины соединяют различные блоки устройства и позволяют им обмениваться машинными словами. Они выполнены в виде отдельного провода для каждого бита, что позволяет обмениваться всеми разрядами машинного слова одновременно. Обработка информации в ЦПУ также происходит параллельно. Таким образом, шины могут рассматриваться как магистрали передачи данных. Их ширина определяется количеством составляющих их сигнальных линий. По адресной шине ЦПУ передает адрес устройства ввода-вывода или ячейки памяти, к которой он хочет получить доступ. Этот адрес принимается всеми устройствами, подключенными к процессору. Но реагирует на него только то, которому был адресован запрос. Шина данных служит для отправки и приема информации из устройств ввода-вывода и памяти, в т. ч. команд. Очевидно, что она является двунаправленной, а адресная – однонаправленной. Шина управления используется для передачи и приема сигналов управления между микропроцессором и различными элементами системы.

Назначение и область применения микропроцессоров

Функционально микропроцессор предназначен для решения следующих задач:

1. Поэтапное чтение и расшифровывание команд из основной и оперативной памяти, регистров и адаптеров внешних устройств.
2. Обработка запросов при обслуживании компонентов персонального компьютера.
3. Синхронизация данных на накопителях данных.
4. Генерация сигналов управления узлами и блоками ПК.

Кроме того, важно понимать, из каких именно частей состоит любой процессор:

1. Устройство обработки арифметических, логических и любых других числовых, символьных операций, появляющихся по ходу взаимодействия с компьютером.
2. Центр управления и координации взаимодействия различных компонентов ПК (речь обо всем и сразу – об оперативной памяти, подключаемых клавиатурах и мышках, контроллерах USB, наушниках и прочем).
3. Микропроцессорная память, отвечающая за последовательное хранение различных данных, действий и команд, для увеличения скорости обработки информации и непосредственной экономии времени (зачем дважды высчитывать один и тот же пример, если ответ уже хранится в заранее подготовленной ячейке?).
4. Интерфейсная система – возможности взаимодействия с процессором через системы ввода-вывода.