Quels sont les composants qui composent un processeur ?

Les composants qui composent le CPU incluent la « calculatrice » et le « contrôleur ». Le CPU (Central Processing Unit) se compose principalement de deux parties : 1. L'unité arithmétique fait référence au composant de l'ordinateur qui effectue diverses opérations arithmétiques et logiques, parmi lesquelles l'unité logique arithmétique fait partie du cœur de traitement central ; Le contrôleur fait référence au dispositif de commande principal qui modifie le câblage du circuit principal ou du circuit de commande et modifie la valeur de résistance dans le circuit selon une séquence prédéterminée pour contrôler le démarrage, la régulation de la vitesse, le freinage et la marche arrière du moteur.

L'environnement d'exploitation de ce tutoriel : système Windows 7, ordinateur Dell G3.

Les composants qui composent le CPU incluent la « calculatrice » et le « contrôleur ».

L'unité centrale de traitement (CPU), en tant que noyau de calcul et de contrôle du système informatique, est l'unité d'exécution finale pour le traitement de l'information et l'exécution du programme. Depuis sa création, le CPU a fait de grands progrès en termes de structure logique, d'efficacité opérationnelle et d'extension de fonctions.

L'unité centrale de traitement (CPU) est l'un des principaux dispositifs des ordinateurs électroniques et le composant principal des ordinateurs. Sa fonction est principalement d'interpréter les instructions informatiques et de traiter les données dans les logiciels informatiques. Le processeur est le composant central de l'ordinateur chargé de lire les instructions, de les décoder et de les exécuter. L'unité centrale de traitement se compose principalement de deux parties, à savoir le contrôleur et l'unité arithmétique. Elle joue un rôle important dans l'amélioration du fonctionnement global de l'ordinateur. Elle peut réaliser la prolifération de nombreuses fonctions telles que le contrôle des registres, les opérations logiques, envoi et réception de signaux, etc., et constitue un outil important pour améliorer les performances globales de l'ordinateur afin de jeter de bonnes bases.

Unité arithmétique

L'unité arithmétique fait référence au composant de l'ordinateur qui effectue diverses opérations arithmétiques et logiques. L'unité logique arithmétique fait partie du cœur de traitement central.

(1) Unité arithmétique et logique (ALU). L'unité logique arithmétique fait référence à un circuit logique combinatoire qui peut réaliser plusieurs ensembles d'opérations arithmétiques et d'opérations logiques. C'est une partie importante du traitement central. Les opérations de l'unité arithmétique et logique sont principalement des opérations arithmétiques sur deux bits, telles que l'addition, la soustraction et la multiplication. Pendant le processus de fonctionnement, l'unité arithmétique et logique effectue principalement des opérations arithmétiques et logiques à l'aide d'instructions informatiques. D'une manière générale, l'ALU peut jouer le rôle de lecture et de lecture directes, ce qui se reflète spécifiquement dans le contrôleur du processeur, la mémoire et l'entrée. et les périphériques de sortie, d'entrée et de sortie sont implémentés en fonction du bus. La commande d'entrée contient un mot d'instruction, comprenant le code d'opération, le code de format, etc.

(2) Registre intermédiaire (IR). Sa longueur est de 128 bits et sa longueur réelle est déterminée par les opérandes. IR joue un rôle important dans l'instruction "push and fetch" Lors de l'exécution de cette instruction, le contenu de ACC est envoyé à IR, puis l'opérande est récupéré à ACC, puis le contenu de IR est poussé sur la pile.

(3) Accumulateur de fonctionnement (ACC). Les registres actuels sont généralement des accumulateurs uniques d'une longueur de 128 bits. Pour l'ACC, il peut être considéré comme un accumulateur de longueur variable. Dans le processus de description des instructions, la longueur de l'ACC est généralement exprimée en fonction de la valeur de l'ACS, et la longueur de l'ACS est directement liée à la longueur de l'ACC. Doubler ou diviser par deux la longueur de l'ACS peut également être considéré comme un doublement ou une réduction de moitié de la longueur de l'ACC.

(4) Registre de descripteurs (DR). Il est principalement utilisé pour stocker et modifier des descripteurs. La longueur du DR est de 64 bits Afin de simplifier le traitement de la structure des données, l'utilisation de descripteurs joue un rôle important. [2]

(5)B inscrivez-vous. Il joue un rôle important dans la modification des instructions. La longueur du registre B est de 32 bits. Il peut enregistrer la quantité de modification d'adresse pendant le processus de modification d'adresse. L'adresse de la mémoire principale ne peut être modifiée qu'avec un descripteur. Le descripteur fait référence au premier élément du tableau, donc l'accès aux autres éléments du tableau devrait nécessiter des modificateurs. Pour les tableaux, ils sont composés de données de même taille ou d'éléments de même taille et sont stockés en continu. La méthode d'accès courante est le descripteur vectoriel, car l'adresse dans le descripteur vectoriel est une adresse d'octet, donc lors de la conversion. processus, les adresses de base doivent d’abord être ajoutées. Pour le travail de conversion, il est principalement mis en œuvre automatiquement par le matériel. Dans ce processus, une attention particulière doit être portée à l'alignement pour éviter de dépasser les limites du tableau.

Contrôleur

Le contrôleur est le centre névralgique de l'ordinateur, dirigeant tous les composants de la machine pour qu'ils travaillent en coordination automatisée. Sous le contrôle du contrôleur, l'ordinateur peut effectuer automatiquement une série d'opérations selon les étapes définies par le programme pour accomplir des tâches spécifiques.

Le contrôleur fait référence à un appareil maître qui modifie le câblage du circuit principal ou du circuit de commande dans une séquence prédéterminée et modifie la valeur de résistance dans le circuit pour contrôler le démarrage, la régulation de la vitesse, le freinage et la marche arrière du moteur. Le contrôleur est composé d'un registre d'état du programme PSR, d'un registre d'état du système SSR, d'un compteur de programme PC, d'un registre d'instructions, etc. En tant que « mécanisme de prise de décision », sa tâche principale est d'émettre des commandes et de jouer un rôle de coordination et de commandement dans l'opération. de l’ensemble du système informatique. Il existe deux principales catégories de contrôle : les contrôleurs logiques combinatoires et les contrôleurs microprogrammés. Les deux parties ont leurs propres avantages et inconvénients. Parmi eux, la structure du contrôleur logique combinatoire est relativement complexe, mais son avantage est qu'elle est plus rapide ; la conception du contrôleur microprogrammé a une structure simple, mais lors de la modification de la fonction d'une instruction machine, l'ensemble du microprogramme doit être reprogrammé.

Les principaux composants à l'intérieur du contrôleur sont les suivants :

• ①Registre d'instructions : stocke les instructions obtenues de mémoire.

• ②Décodeur : traduisez le code de fonctionnement dans l'instruction en un signal de contrôle.

• ③ Générateur de battements de synchronisation : génère des signaux de battement d'impulsion de synchronisation pour que l'ordinateur fonctionne de manière rythmée et ordonnée.

• ④ Composants de contrôle de fonctionnement : combinez des signaux de contrôle pour contrôler chaque composant afin de terminer l'opération correspondante.

• ⑤Compteur d'instructions : Calculez et indiquez l'adresse de la prochaine instruction.

Développez vos connaissances : comment fonctionne le processeur

L'architecture Von Neumann est le fondement des ordinateurs modernes. Dans cette architecture, les programmes et les données sont stockés de manière uniforme. Les instructions et les données doivent être accessibles à partir du même espace de stockage et transmises via le même bus, et ne peuvent pas être exécutées de manière superposée. Selon le système de von Neumann, le travail du processeur est divisé en cinq étapes suivantes : étape de récupération des instructions, étape de décodage des instructions, étape d'exécution des instructions, accès à la mémoire et écriture du résultat.

• La récupération d'instructions (IF, instruction fetch) est le processus de récupération d'une instruction de la mémoire principale vers le registre d'instructions. La valeur dans le compteur de programme indique l'emplacement de l'instruction en cours dans la mémoire principale. Lorsqu'une instruction est récupérée, la valeur dans le compteur de programme (PC) est automatiquement incrémentée en fonction de la longueur du mot d'instruction.

• Étape de décodage de l'instruction (ID, décodage de l'instruction), après avoir récupéré l'instruction, le décodeur d'instruction divise et interprète l'instruction récupérée selon le format d'instruction prédéterminé, et identifie et distingue différentes catégories d'instructions et diverses méthodes pour obtenir l'opérande. Les processeurs CISC modernes utilisent le fractionnement pour améliorer le parallélisme et l'efficacité.

• Phase d'instruction d'exécution (EX, exécuter), réalisant spécifiquement la fonction de l'instruction. Différentes parties du CPU sont connectées pour effectuer les opérations requises.

• Phase d'accès et d'accès (MEM, mémoire), selon les besoins de l'instruction pour accéder à la mémoire principale et lire l'opérande, le CPU obtient l'adresse de l'opérande dans la mémoire principale, et lit l'opérande dans la mémoire principale pour le fonctionnement. Certaines instructions ne nécessitent pas d'accès à la mémoire principale, cette étape peut donc être ignorée.

• Étape de réécriture du résultat (WB, réécriture), en tant que dernière étape, l'étape de réécriture du résultat "réécrit" les données de résultat en cours d'exécution de l'étape d'instruction d'exécution dans une forme de stockage. Les données de résultat sont généralement écrites dans le registre interne de la CPU afin qu'elles soient rapidement accessibles par les instructions suivantes ; de nombreuses instructions modifient également l'état des bits d'indicateur dans le registre des mots d'état du programme. Ces bits d'indicateur identifient différents résultats d'opération et peuvent. être utilisé pour affecter les actions du programme.

Une fois l'instruction exécutée et les données de résultat réécrites, si aucun événement inattendu (tel qu'un débordement de résultat, etc.) ne se produit, l'ordinateur obtiendra l'adresse d'instruction suivante du compteur du programme et démarrera un nouveau cycle, le cycle d'instruction suivant Récupèrera l'instruction suivante dans l'ordre. De nombreux processeurs complexes peuvent récupérer plusieurs instructions à la fois, les décoder et les exécuter simultanément.

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