ЦЕНТРАЛНИ ПРОЦЕСОР

РАЧУНАРСКИ ХАРДВЕР

ФУНКЦИЈА ЦЕНТРАЛНОГ ПРОЦЕСОРА

• Централни процесор обавља 2 основне функције:

• врши обраду података

• управља радом осталих јединица рачунара

• Рад централног процесора се одвија под контролом програма који се налази у оперативној меморији рачунара

• Програм је сачињен од низа машинских инструкција

• Свака машинска инструкција дефинише:

• операцију која треба да се изврши

• адресе локација на којима се налазе операнди

• адресу локације на коју треба сместити резултат

• адресу следеће инструкције програма

ОПЕРАЦИЈЕ КОЈЕ ИЗВРШАВА ЦЕНТРАЛНИ ПРОЦЕСОР

• пренос података од ЦП ка ОМ или обратно

• пренос података од ЦП ка периферним јединицама и обратно

• обрада података (аритметичке и логичке операције)

• управљачке операције

• комбинације претходно набројаних операција

СПОЉНЕ МАГИСТРАЛЕ ЦЕНТРАЛНОГ ПРОЦЕСОРА

СПОЉНЕ МАГИСТРАЛЕ ЦЕНТРАЛНОГ ПРОЦЕСОРА

• Централни процесор се са осталим компонентама рачунара повезује преко магистрала и то:

• адресне магистрале

• магистрале података

• управљачке магистрале

СПОЉНЕ МАГИСТРАЛЕ ЦЕНТРАЛНОГ ПРОЦЕСОРА

СПОЉНЕ МАГИСТРАЛЕ ЦЕНТРАЛНОГ ПРОЦЕСОРА

• Адресна магистрала – служи за адресирање меморијских или улазно-излазних локација којима процесор приступа током операција читања или уписа података. Ова магистрала је једносмерна.

• Магистрала података – служи за пренос података из или у жељену меморијску или У/И локацију.

• Управљачка магистрала – служи за пренос сигнала којима процесор управља и синхронизује пренос података између фунционалних јединица рачунара.

• Додатни сигнали:

• сигнал такта – синхронизује рад електронских кола ЦП

• напајање – служи за напајање електронских кола ЦП

СТРУКТУРА ЦЕНТРАЛНОГ ПРОЦЕСОРА

СТРУКТУРА ЦЕНТРАЛНОГ ПРОЦЕСОРА

АРИТМЕТИЧКО-ЛОГИЧКА ЈЕДИНИЦА

• Врши обраду података, односно извршава аритметичке (сабирање, одузимање ...) и логичке операције (И, ИЛИ ...).

• Радом АЛЈ управља УЈ (говори јој коју операцију треба извршити над којим подацима ...)

• Основу АЛЈ чини сложено дигитално коло које називамо сабирач

• Поред сабирача ту се налазе и потребни регистри за прихват операнада, међурезултата и резултата операција и посебан регистар који називамо регистар стања

• Регистар стања – сваки бит регистра чува стање резултата извршене операције (нпр. резултат је нула, резултат је негативан, прекорачење опсега...)

СТРУКТУРА АРИТМЕТИЧКО-ЛОГИЧКЕ ЈЕДИНИЦЕ

СТРУКТУРА АРИТМЕТИЧКО-ЛОГИЧКЕ ЈЕДИНИЦЕ

• Код савремених рачунара, АЛЈ се најчешће не имплементира као једна компонента процесора, већ су њене функције дислоциране у више функционалних јединица ЦП:

• FX ALU (Fixed point ALU) – јединица за операције са целим бројевима

• FP ALU (Filoating point ALU) - јединица зс операције са бројевима у покретном зерезу

• LSU (Load Store Unit) – конверзија и нормализација бројева различитих дужина

УПРАВЉАЧКА ЈЕДИНИЦА

• Управљачка јединица прихвата инструкције, декодира их и на основу њих генерише низ сигнала којима управља радом осталих јединица процесора, односно рачунара.

• Реализација УЈ:

• хардверско-ожичена – УЈ је сложено дигитално коло (управљачке функције се реализују одговарајућим хардвером)

• микропрограмска – свака инструкција се реализује извршењем низа микроинструкција (управљачке функције се реализују одговарајућим фирмвером)

РЕГИСТРИ ЦЕНТРАЛНОГ ПРОЦЕСОРА

• Регистри централног процесора су меморијски елементи који чувају све податке који се користе током процеса обраде (операнди, резултати, инструкције ...)

• Делимо их у 2 групе

• регистри опште намене

• регистри за специјалне намене

РЕГИСТРИ ОПШТЕ НАМЕНЕ

• Су регистри који немају прецизно дефинисану намену, већ се њихова намена дефинише програмом који се извршава.

• Постоје инструкције којима је могуће дефинисати садржај ових регистара – програмски су доступни.

• Према намени се деле на:

• аритметичке – чување операнада и резултата

• индексни – индексно адресирање

• показивачи сегмента – код процесора са сегментним адресирањем

• показивачи стека – чува адресу врха стека...

РЕГИСТРИ ЗА СПЕЦИЈАЛНЕ НАМЕНЕ

• Називају се и управљачки регистри.

• Није могуће дефинисати садржај ових регистара – нису програмски доступни.

• Неки од регистара за специјалне намене су:

• инструкциони регистар – чува инструкцију која се тренутно извршава

• МРП – меморијски регистар података – садржи податак који је прочитан из меморије или који треба уписати у меморију

• МАР – меморијски адресни регистар – чува адресу меморијске локације са које се чита или у коју се уписује податак садржан у МРП

РЕГИСТРИ ЗА СПЕЦИЈАЛНЕ НАМЕНЕ

•Неки од регистара за специјалне намене су:

• програмски бројач – чува адресу наредне инструкције програма

• регистар стања – сваки бит регистра чува стање резултата извршене операције. Ови бити се називају индикатори стања. Неки од индикатора стања су:

• Z – резултат операције је 0

• N - резултат операције је негативан

• P – резултат садржи паран број 1

• C – пренос при извршењу аритметичких операција

• О – прекорачење опсега