Funkcija i organizacija centralnog procesora

SEMINARSKI RAD

Tema rada: Funkcija i organizacija centralnog procesora

Profesor:

Student:

Šabac, 2014

FUNKCIJA I ORGANIZACIJA CENTRALNOG PROCESORA

Sadržaj

–

Cilj ovog seminarskog rada je da se opiše funkcija

i organizacija centralnog procesora

Ključne reči

–

CPU, Procesor

1. Uvod

Procesor (CPU – Central Processing Unit) je deo

računarskog   sistema   koji   izvršava   naredbu   kompjuterskog
programa,     i     on     je     primarni     element     koji     izvršava
kompjutersku     funkciju.   Centralna   procesorska   jedinica
obavlja sve naredbe programa u nizu, da bi izvela osnovne
aritmetičke,  logičke  i  ulazno / izlazne  operacije   sistema.
Ovaj  termin  je  u  upotrebi  u kompjuterskoj  industriji  bar
od  ranih  1960-ih  godina.  Oblik,   dizajn  i  implementacija
procesora se dramatično promenila od najranijih primera, ali
njihova osnovna operacija ostaje ista.

2. Procesor

Brzina procesora je broj operacija koje procesor može da

obradi   u   jednoj   sekundi.   Izražava   se   u   MIPS   (Milion
Instruction Per Second) ili u MFLOPS (Milion Floating Point
Operations Per Second), a ne u MHz, kako se   standardno
označavaju. Na starim računarima postojao je i matematički
koprecesor,   koji   je   omogućavao   operacije   sa   decimalnim
brojevima, a danas je to sastavni deo centralnog procesora.

Prvi koji je predložio pamćenje niza instrukcija

instrukcija u istoj memoriji gde se nalaze i podaci, bio je
mađar John von Neumann. On je to napisao 1945. godine u
svom "Prvom nacrtu izveštaja o EDVAC-u". Procesor se
može podeliti na četiri glavna elementa. Ti elementi su:



Adresna jedinica (Address Unit) koja ima zadatak da
upravlja pristupom memoriji i njenom zaštitom. Na
primer ona proverava da li je dozvoljen pristup
određenoj zoni memorije, što može da bude izuzetno
značajno u multitasking okruženjima.



Jedinica magistrala ili ulazno izlazna jedinica (BUS
Unit)   predstavlja   mesto   preko   koga   se
mikroprocesor   povezuje sa spoljašnjim svetom, to
jest   prima   i   šalje   podatke.   Ova   jedinica   takođe
pristupa instrukcijama koje se nalaze u memoriji.



Instrukcijska jedinica (Istruction Unit) prihvata
instrukcije koje dolaze iz jedinice magistrala i
dekoduje ih (prepoznaje ih), pa ih u odgovarajućem
formatu šalje u izvršnu jedinicu.

Izvršna jedinica (Execution Unit) je srce mikroprocesora.
Ona se, kao što se sa slike 1 vidi, sastoji od tri glavna dela:



Aritmetička i logička jedinica (ALU - Arithmetic
and Logical Unit ). U ovoj jedinici se obavljaju
peracije koje su zadane instrukcijom.



Skup   registara.   Uloga   registara   je   da   privremeno
sačuva   podatke   koji   su   potrebni   da   bi   se   obavila
zadata   instrukcija.   Broj   registara,   njhova   vrsta   i

veličina (broj bitova) je različita kod različitih
mikroprocesora. Veličina registara određuje bitnost
procesora. Kada se kaže da je, na primer, Pentijum
procesor 32-bitni, to znači da njegovi registri imaju
veličinu od 32 bita.



Mikrokod je blok u kome se nalazi skup instrukcija i
tabela na osnovnom nivou koje kontrolišu i određuju
rad samog mikroprocesora.

Slika 1.

Grafički prikaz podele procesora

Funkcija procesora

Osnovna funkcije većine procesora, bez obzira na

njihov  fizički  oblik  je  da  izvrši  niz uskladištenih naredbi
koji   se   naziva   program.   Program   je   predstavljen   nizom
brojeva koji se čuvaju u nekoj vrsti  kompjuterske memorije.
Postoje 4 koraka koji gotovo svi   procesori koriste u svom
radu:



Fetch



Decode



Execute



Writeback

Prvi korak, preuzimanje (fetch), podrazumeva

preuzimanje naredbe (koja je predstavljena brojem, ili nizom
brojeva)   iz   programske   memorije.   Lokacija   u   programskoj
memoriji je određena programskim brojačem (PC  – Program
Counter), koji čuva broj koji identifikuje trenutnu poziciju u
programu. Kada je naredba   preuzeta, programski brojač je
uvećan za dužinu  instrukcijske  reči  u  smislu  memorijske
jedinice.  Često,  naredba  koja  treba  da  se preuzme mora
biti   preuzeta   sa   relativno   spore   memorije,   što   usporava
procesor   dok čeka naredbu da se vrati. Ovaj problem je u
velikoj meri pristutan u savremenim procesorima. Naredbe
koje procesor preuzima iz memorije se koristi za određivanje
zadatka procesora. U drugom koraku, dekodiranje (decode),
naredbe se dele na delove koji su značajni za druge delove
procesora. Način na koji  se numerička instrukcijska vrednost
tumači je definisana procesorskim instrukcijskim setom (ISA
–  Instruction Set Architecture). Često jedna grupa brojeva u