Protsessori struktuur : käsuloendur, käsuregister, käsu dekooder, juhtautomaat ja operatsioonautomaat - nende osa käsu täitmisel

2. Protsessori struktuur : käsuloendur, käsuregister, käsu dekooder, juhtautomaat ja operatsioonautomaat - nende osa käsu täitmisel.
Protsessor teostab mitmesuguseid operatsioone mälus paiknevate käskude järgi. Protsessori koosseisu kuulub ALU, juhtautomaat-mikroprogrammautomaat, mitu reigistrit ning vahemälu. CPU on arvuti aju. Personaalarvutite puhul mahub see ära ühte kiipi ehk mikroskeemi ja seda nimetatakse mikroprotsessoriks. Iga protsessori põhikomponent on aritmeetika-loogikaplokk (ALU - Kõiki aritmeetilisi arvutusi (liitmine, lahutamine, korrutamine, jagamine), samuti loogikaoperatsioone (võrdlusi) sooritav protsessori osa), mis teostab aritmeetilisi ja loogikatehteid, ning juhtplokk (See osa protsessorist, mis leiab üles, analüüsib ja täidab kõik programmis sisalduvad käsud), mis võtab mälust käske ja täidab neid ise või vajaduse korral pöördub täitmiseks ALU poole. Registreid kasutatakse, tulemite või tehete lühiajaliseks salvestamiseks, selleks, et tulemid oleksid kiirelt saadavad järgmiseks tehteks.
Käsuloenduri ülesandeks on järjestikuste käskude lugemine Programm Counter aadressi järgi. Käsuloendur ehk "käsuaadresside register" on täidetava või järgmise käsu aadressi sisaldav register protsessoris. Käsuloendurit suurendatakse automaatselt 1 võrra iga kord, kui tuleb käsk osutada järgmisele käsule. Käskude töötlusega seotud käsuloendur (Program Counter) kujutab endast ühte 16-bitist registrit, mis sisaldab järgmisena mälust loetava käsu (käsuosa) mäluaadressi. Protsessori juhtskeem suurendab käsuloenduri sisu automaatselt ühe võrra pärast iga baidi lugemist mälust. Käsuloenduri sisu saab muuta ka vastavate käskudega.
8-bitises käsuregistris (Instruction Register) hoitakse iga käsu esimest baiti pärast selle mälust protsessorisse sisselugemist. Käsud ise võivad olla kuni kolmebaidised.
Käsudekooder (Instruction Decoder) dešifreerib käsuregistris oleva käsu koodi. Lihtsamalt öeldes, ta teeb kindlaks käsu sisu ja teavitab sellest juhtseadet. Olenevalt käsust tehakse selgeks järgmised asjaolud:
- käsu pikkus (ühe-, kahe- või kolmebaidine),
- ALU täidetav tehe,
- andmete paiknemine,
- aadresside paiknemine.
Juhtautomaat, operatsiooniautomaat – käsudekoodrist liigub vastavast väljundist signaal juhtautomaati. Juhtautomaat saadab juhtsignaalid operatsiooniautomaati. Operatsiooniautomaat loeb nõutud andmed oma suurde registermälusse ja saadab andmed alusse, mis teeb vastavad tehted. Arvutis on operatsiooniautomaadiks Protsessor, juhtautomaadiks aga protsessori töid juhtiv mikroprogrammiautomaat.
Protsessor sooritab tehteid mälus paiknevate käskude järgi. Peale aritmeetika- loogikaploki (ALU) kuulub protsessori koosseisu mitu registrit ning juhtautomaat ehk mikroprogrammautomaat.
käsuloenduri ülesandeks on säilitada programmi järgmise käsu aadressi
programmi käsk loetakse mälust käsuregistrisse, kus seda hoitakse seni, kuni käsudekooder ta ära tunneb
juhtautomaat- käsu järgi määrab juhtautomaat protsessori masinatsükli ning realiseerib algoritmi. Juhtautomaat lahendab loogikaülesandeid ja korraldab registrite tööd.
|