中央処理装置には何が含まれますか?

中央処理装置には、演算装置とコントローラーが含まれます。演算装置とはコンピュータの中でさまざまな算術・論理演算を行う部品のことで、算術論理演算装置は中央演算処理コアの一部、コントローラとは主回路や制御回路の配線を変更したり、抵抗値を変更したりするものを指します。所定のシーケンスで回路を構成し、モーターの始動、速度調整、ブレーキ、逆転を制御するマスターデバイス。

このチュートリアルの動作環境: Windows 7 システム、Dell G3 コンピューター。

中央処理装置 (CPU) は、電子コンピュータの主要なデバイスの 1 つであり、コンピュータの核となるコンポーネントです。その機能は主に、コンピュータの命令を解釈し、コンピュータ ソフトウェアでデータを処理することです。 CPU は、命令を読み取り、デコードし、実行するコンピューターの中核コンポーネントです。中央処理装置は主にコントローラと演算装置の 2 つの部分で構成され、これらの部分にはキャッシュ メモリとそれらの間の接続を実現するデータおよび制御バスも含まれます。電子コンピュータの 3 つのコア コンポーネントは、CPU、内部メモリ、および入出力デバイスです。中央処理装置の主な機能は、命令の処理、演算の実行、時間の制御、およびデータの処理です。

コンピュータ アーキテクチャにおいて、CPU は、コンピュータのすべてのハードウェア リソース (メモリ、入出力ユニットなど) を制御および割り当て、一般的な操作を実行するコア ハードウェア ユニットです。 CPU はコンピュータの計算および制御のコアです。コンピュータ システム内のすべてのソフトウェア層の動作は、最終的には命令セットを通じて CPU 動作にマッピングされます。

中央処理装置の場合、大規模集積回路とみなすことができ、さまざまなデータを処理して処理することが主な役割となります。従来のコンピュータは記憶容量が比較的小さいため、大規模なデータの処理が難しく、処理効果も比較的低かった。我が国の情報技術レベルの急速な発展に伴い、高構成プロセッサコンピュータが登場し、高構成プロセッサは制御センターとして使用され、コンピュータCPUの構造と機能の向上に重要な役割を果たしています。中央処理装置の中核となるコントローラと演算装置は、コンピュータ全体の機能を向上させる上で重要な役割を果たしており、レジスタ制御、論理演算、信号送受信などの多機能の普及を実現できます。 、コンピューターのパフォーマンスを向上させるための優れた基盤を築きます。

集積回路はコンピュータ内の信号を調整する役割を果たし、ユーザーの操作指示に従ってさまざまな指示タスクを実行します。中央処理装置は非常に大規模な集積回路です。下図に示すような演算装置、制御装置、レジスタ等で構成され、各種データの処理・加工が動作の要となります。

従来のコンピューターは、大規模なデータ セットに直面した場合、ストレージ容量が小さく、動作効率が低くなります。新世代のコンピュータは、制御の中枢として高構成のプロセッサを使用しており、CPU には構造と機能の点で大きな改善の余地があります。中央処理装置は、演算装置と制御装置を主要な装置として使用し、論理演算、レジスタ制御、プログラムのコーディング、信号の送受信など、徐々に多機能に拡張します。これらにより、CPU 制御性能の最適化とアップグレードが高速化されます。

コア部分

演算子

演算子とは、コンピュータ内のさまざまな演算およびコンポーネントを指します。論理演算演算。算術論理演算ユニットは中央処理コアの一部です。

(1) 算術論理演算装置 (ALU)。算術論理演算装置とは、複数の算術演算や論理演算を実現できる組み合わせ論理回路を指し、中央処理の重要な部分です。算術論理演算器の演算は主に加算、減算、乗算などの 2 ビット算術演算です。演算プロセス中、算術論理ユニットは主にコンピュータ命令を使用して算術論理演算を実行します。一般的に、ALU は直接読み取りおよび読み取りの役割を果たし、特にプロセッサ コントローラ、メモリ、および入力に反映されます。および出力デバイス、入力と出力はバスに基づいて実装されます。入力コマンドには、オペレーションコードやフォーマットコードなどの命令語が含まれます。

(2) 中間レジスタ (IR)。その長さは 128 ビットで、実際の長さはオペランドによって決まります。 IR は「プッシュ アンド フェッチ」命令で重要な役割を果たします。この命令の実行中に、ACC の内容が IR に送信され、次にオペランドが ACC にフェッチされ、その後 IR の内容がスタックにプッシュされます。

(3) 演算アキュムレータ (ACC)。現在のレジスタは通常、長さが 128 ビットの単一のアキュムレータです。 ACC の場合、可変長アキュムレータとみなすことができます。命令を記述するプロセスでは、ACC 長の表現は一般に ACS の値に基づいており、ACS 長は ACC 長に直接関係します。ACS 長の 2 倍または半分は、ACC 長の 2 倍または半分とみなすこともできます。 。

(4) ディスクリプタレジスタ（DR）。これは主に記述子の保存と変更に使用されます。 DR の長さは 64 ビットであり、データ構造の処理を簡略化するためには、ディスクリプタの使用が重要な役割を果たします。

(5)Bレジスタ。命令の変更に重要な役割を果たします Bレジスタの長さは32ビットです アドレス変更処理時のアドレス変更量を節約できます メインメモリのアドレスはディスクリプタでのみ変更できます記述子は配列内の最初の要素を指すため、配列内の他の要素にアクセスするには修飾子が必要です。配列の場合、同じサイズのデータ​​または同じサイズの要素で構成され、連続して格納されますが、一般的なアクセス方法はベクトルディスクリプタであり、ベクトルディスクリプタ内のアドレスはバイトアドレスであるため、変換中に処理を続行するときにこのプロセスでは、最初にベース アドレスを追加する必要があります。変換作業は主にハードウェアによって自動的に実行されますが、このプロセスでは配列の境界を超えないよう位置合わせに特別な注意を払う必要があります。

コントローラ

コントローラとは、主回路や制御回路の配線を所定の順序で変更し、回路内の抵抗値を変更して起動を制御するものを指します。速度調整、ブレーキおよびリバースマスターデバイス。コントローラは、プログラムステータスレジスタPSR、システムステータスレジスタSSR、プログラムカウンタPC、命令レジスタなどで構成され、「意思決定機構」としてコマンドを発行し、動作の調整・指令の役割を担うのが主な役割です。コンピュータシステム全体のこと。制御には、組み合わせロジック コントローラーとマイクロプログラム コントローラーの 2 つの主なカテゴリがあり、どちらの部分にも独自の長所と短所があります。このうち、組み合わせ論理コントローラの構造は比較的複雑ですが、高速であるという利点があり、マイクロプログラムされたコントローラの設計は単純ですが、機械命令の機能を変更する場合、マイクロプログラム全体を再プログラムする必要があります。

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