마이크로컴퓨터의 마이크로프로세서 칩에는 무엇이 통합되어 있나요?

마이크로컴퓨터의 마이크로프로세서 칩은 컨트롤러와 연산 장치를 통합합니다. 컴퓨터 시스템의 하드웨어 구조는 주로 컨트롤러, 연산 장치, 메모리 및 입출력 장치로 구성됩니다. 컨트롤러와 연산 장치를 총칭하여 중앙 처리 장치라고 합니다.

이 문서의 운영 환경: Windows 7 시스템, Dell G3 컴퓨터.

마이크로컴퓨터에는 마이크로프로세서 칩에 컨트롤러와 연산 장치가 통합되어 있습니다.

컴퓨터 시스템의 하드웨어 구조는 크게 컨트롤러, 연산 장치, 메모리, 입출력 장치의 네 부분으로 구성됩니다. 그 중 컨트롤러와 연산 장치를 총칭하여 중앙 처리 장치라고 합니다. CPU는 컴퓨터 하드웨어 시스템의 명령 센터입니다. 컨트롤러와 산술 장치의 두 가지 구성 요소가 포함됩니다. 컨트롤러의 기능은 컴퓨터의 여러 부분의 조정된 작업을 제어하는 ​​것입니다. 산술 단위는 컴퓨터의 산술 연산과 논리 연산을 담당합니다.

(1) 산술 단위

1. 산술 및 논리 단위 ALU(Arithmetic and Logic Unit)

ALU는 주로 고정 소수점 산술 연산(덧셈, 빼기, 곱하기 및 나누기), 이진 데이터의 논리 연산(AND 또는 비XOR) 및 Shift 연산. 일부 CPU에는 시프트 작업을 처리하도록 특별히 설계된 시프터가 있습니다.

보통 ALU는 입력단자 2개와 출력단자 1개로 구성됩니다. 정수 단위는 IEU(Integer Execution Unit)라고도 합니다. 우리가 일반적으로 "CPU는 XX비트"라고 말하는 것은 ALU가 처리할 수 있는 데이터 비트 수를 나타냅니다.

2. 부동 소수점 단위 FPU(Floating Point Unit)

FPU는 주로 부동 소수점 연산과 고정밀 정수 연산을 담당합니다. 일부 FPU에는 벡터 연산 기능도 있고 다른 FPU에는 특수한 벡터 처리 장치가 있습니다.

3. 범용 레지스터 그룹

범용 레지스터 그룹은 연산과 관련된 피연산자와 중간 결과를 저장하는 데 사용되는 가장 빠른 메모리 집합입니다.

범용 레지스터 설계에서 RISC는 CISC와 매우 다릅니다. CISC에는 일반적으로 당시의 하드웨어 비용으로 인해 레지스터가 거의 없습니다. 예를 들어 x86 명령어 세트에는 범용 레지스터가 8개만 있습니다. 따라서 CISC의 CPU 실행은 레지스터가 아닌 메모리의 데이터에 액세스하는 데 대부분의 시간을 소비합니다. 이로 인해 전체 시스템 속도가 느려집니다. RISC 시스템에는 다수의 범용 레지스터가 있는 경우가 많으며, 레지스터 창 및 레지스터 파일을 겹쳐서 레지스터 리소스를 최대한 활용하는 등의 기술을 사용합니다.

x86 명령어 세트가 범용 레지스터를 8개만 지원한다는 단점에 대해 Intel과 AMD의 최신 CPU에서는 "레지스터 이름 바꾸기"라는 기술을 채택했습니다. 이 기술을 사용하면 x86 CPU의 레지스터가 8개라는 한계를 뛰어넘고 32 이상에 도달하세요. 그러나 RISC와 비교하여 이 기술의 레지스터 작업에는 레지스터 이름을 변경하는 데 한 번의 클록 사이클이 더 필요합니다.

4. 특수 레지스터

특수 레지스터는 일반적으로 프로그램에 의해 변경될 수 없고 특정 상태를 나타내기 위해 CPU 자체에 의해 제어되는 상태 레지스터입니다.

(2) 컨트롤러

연산 장치는 연산만 완료할 수 있고 컨트롤러는 전체 CPU의 작업을 제어하는 ​​데 사용됩니다.

1. 명령어 컨트롤러

명령어 컨트롤러는 명령어 가져오기, 명령어 분석 등의 작업을 완료한 후 실행을 위해 실행 장치(ALU 또는 FPU)에 전달하는 역할을 하는 매우 중요한 부분입니다. 시간에 따라 다음과 같은 형태도 형성됩니다. 명령어의 주소입니다.

2. 타이밍 컨트롤러

타이밍 컨트롤러의 기능은 각 명령어에 대한 제어 신호를 시간 순서대로 제공하는 것입니다. 타이밍 컨트롤러에는 클럭 생성기와 주파수 체배 정의 장치가 포함되어 있습니다. 클럭 생성기는 CPU의 주요 주파수인 수정 발진기에서 매우 안정적인 펄스 신호를 방출합니다. 주파수 체배 정의 장치는 CPU의 기본 주파수를 정의합니다. 메모리 주파수(버스 주파수의 몇 배).

3. 버스 컨트롤러

버스 컨트롤러는 주로 주소 버스, 데이터 버스, 제어 버스 등을 포함하여 CPU의 내부 및 외부 버스를 제어하는 ​​데 사용됩니다.

4. 인터럽트 컨트롤러

인터럽트 컨트롤러는 다양한 인터럽트 요청을 제어하고 우선순위에 따라 인터럽트 요청을 대기열에 넣은 다음 하나씩 처리하기 위해 CPU에 넘겨주는 데 사용됩니다.

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