Was ist im Mikroprozessorchip eines Mikrocomputers integriert?

Der Mikroprozessorchip integriert einen Controller und eine Recheneinheit. Die Hardwarestruktur des Computersystems besteht hauptsächlich aus einem Controller, einer Recheneinheit, einem Speicher sowie Eingabe- und Ausgabegeräten. Der Controller und die Recheneinheit werden zusammen als Zentraleinheit bezeichnet.

Die Betriebsumgebung dieses Artikels: Windows 7-System, Dell G3-Computer.

Der Mikrocomputer verfügt über eine auf dem Mikroprozessorchip integrierte Steuerung und Recheneinheit.

Die Hardwarestruktur eines Computersystems besteht hauptsächlich aus vier Teilen: Controller, Recheneinheit, Speicher sowie Eingabe- und Ausgabegeräten. Unter diesen werden der Controller und die Recheneinheit gemeinsam als Zentraleinheit bezeichnet. CPU, auch CPU genannt, ist die Kommandozentrale des Computer-Hardwaresystems. Sie umfasst zwei Komponenten: den Controller und die Recheneinheit. Die Funktion des Controllers besteht darin, die koordinierte Arbeit verschiedener Teile des Computers zu steuern Die Recheneinheit ist für die arithmetischen Operationen und logischen Operationen des Computers verantwortlich. Subtraktion, Multiplikation und Division), logische Operationen (AND oder Nicht-XOR) von Binärdaten und Schiebeoperationen. In einigen CPUs gibt es Shifter, die speziell für die Verarbeitung von Shift-Operationen entwickelt wurden.

Normalerweise besteht ALU aus zwei Eingangsanschlüssen und einem Ausgangsanschluss. Integer-Einheiten werden manchmal als IEU (Integer Execution Unit) bezeichnet. Was wir normalerweise sagen „CPU ist XX Bits“ bezieht sich auf die Anzahl der Datenbits, die die ALU verarbeiten kann.

2. Gleitkommaeinheit FPU (Gleitkommaeinheit)

FPU ist hauptsächlich für Gleitkommaoperationen und hochpräzise Ganzzahloperationen verantwortlich. Einige FPUs verfügen auch über die Funktion von Vektoroperationen, andere verfügen über spezielle Vektorverarbeitungseinheiten.

3. Universalregistergruppe

Die Universalregistergruppe ist ein Satz schnellster Speicher, die zum Speichern von Operanden und Zwischenergebnissen verwendet werden, die an Operationen beteiligt sind.

Beim Entwurf von Allzweckregistern unterscheidet sich RISC stark von CISC. CISC verfügt normalerweise über sehr wenige Register, was hauptsächlich auf die damaligen Hardwarekosten zurückzuführen ist. Beispielsweise verfügt der x86-Befehlssatz nur über 8 Allzweckregister. Daher verbringt die Ausführung der CISC-CPU die meiste Zeit damit, auf Daten im Speicher statt auf Register zuzugreifen. Dies verlangsamt das gesamte System. RISC-Systeme verfügen oft über eine große Anzahl von Allzweckregistern und nutzen Technologien wie überlappende Registerfenster und Registerdateien, um die Registerressourcen voll auszunutzen.

Was den Nachteil angeht, dass der x86-Befehlssatz nur 8 Allzweckregister unterstützt, haben die neuesten CPUs von Intel und AMD eine Technologie namens „Registerumbenennung“ übernommen. Diese Technologie ermöglicht es den Registern der x86-CPU, die Grenze von 8 und zu durchbrechen 32 oder mehr erreichen. Im Vergleich zu RISC erfordert die Registeroperation dieser Technologie jedoch einen weiteren Taktzyklus, um das Register umzubenennen.

4. Sonderregister

Sonderregister sind normalerweise Statusregister, die vom Programm nicht geändert werden können und von der CPU selbst gesteuert werden, um einen bestimmten Status anzuzeigen.

(2) Controller

Die Recheneinheit kann nur Operationen abschließen, während der Controller zur Steuerung der Arbeit der gesamten CPU verwendet wird.

1. Befehlscontroller

Der Befehlscontroller ist ein sehr wichtiger Teil des Controllers. Er führt Vorgänge wie das Abrufen von Anweisungen und das Analysieren von Anweisungen aus und übergibt sie gleichzeitig zur Ausführung Gleichzeitig bildet es auch Folgendes: Die Adresse einer Anweisung.

2. Timing-Controller

Die Funktion des Timing-Controllers besteht darin, Steuersignale für jede Anweisung in zeitlicher Reihenfolge bereitzustellen. Der Timing-Controller umfasst einen Taktgenerator und eine Frequenzmultiplikations-Definitionseinheit. Der Taktgenerator gibt ein sehr stabiles Impulssignal von einem Quarzkristalloszillator ab, der die Hauptfrequenz der CPU definiert Speicherfrequenz (ein Vielfaches der Busfrequenz).

3. Buscontroller

Der Buscontroller wird hauptsächlich zur Steuerung der internen und externen Busse der CPU verwendet, einschließlich Adressbus, Datenbus, Steuerbus usw.

4. Interrupt-Controller

Der Interrupt-Controller wird verwendet, um verschiedene Interrupt-Anforderungen zu steuern, die Interrupt-Anforderungen entsprechend ihrer Priorität in eine Warteschlange zu stellen und sie einzeln zur Verarbeitung an die CPU zu übergeben.

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