Vitajte na [www.pocitac.win] Pripojiť k domovskej stránke Obľúbené stránky
1. Cyklus-decode-In-Cyklus: Toto je základný proces, ktorý mikroprocesor neustále opakuje:
* načítať: Mikroprocesor načíta ďalšiu inštrukciu z pamäte (RAM). Poloha inštrukcie je uložená v špeciálnom registri s názvom Program Counter (PC). PC sa po každom načítaní zvyšuje, aby sa ukázal na ďalšiu inštrukciu.
* dekód: Inštrukcia sa analyzuje s cieľom určiť, ktorá operácia je potrebné vykonať a aké údaje sú zapojené. Zahŕňa to rozdelenie pokynov do jeho zložkových častí (OPCODE a Operands). OPCODE určuje operáciu (napr. Pridanie, odčítanie, skok) a operandy určujú údaje, na ktorých sa majú prevádzkovať (napr. Registre, umiestnenie pamäte, okamžité hodnoty).
* Vykonajte: Mikroprocesor vykonáva operáciu určenú inštrukciou. To by mohlo zahŕňať aritmetické výpočty, logické operácie, pohyb údajov medzi registrmi a pamäťou alebo zmenami riadiaceho toku (napr. Rozvetvenie do inej časti programu).
2. Kľúčové komponenty:
* aritmetická logická jednotka (Alu): Vykonáva aritmetiku (sčítanie, odčítanie, násobenie, delenie) a logické operácie (a alebo, nie XOR).
* Riadiaca jednotka (Cu): Spravuje cyklus, ktorý je výsledkom načítania, koordinuje aktivity všetkých ostatných komponentov. Vytvára pokyny, dekóduje ich a signalizuje ďalšie jednotky na vykonanie potrebných operácií.
* registruje: Malé, rýchle pamäťové miesta v mikroprocesorku. Ukladajú údaje, ktoré sú aktívne spracované, medziprodukty a inštrukcia, ktorá sa v súčasnosti vykonáva. Medzi dôležité registre patrí akumulátor (často používaný na výsledky ALU), počítadlo programu (PC), register inštrukcií (IR) a stavový register (príznaky označujúce výsledky operácií, napríklad prenos alebo pretečenie).
* jednotka správy pamäte (MMU): V vyspelejších procesoroch táto jednotka rieši preklad virtuálnych adries (používaných programami) na fyzické adresy (v RAM). To umožňuje viacerým programom spúšťať súčasne bez toho, aby sa navzájom zasahovali.
* cache pamäť: Extrémne rýchla pamäť umiestnená v blízkosti procesora. Ukladá často prístup k údajom a pokynom, čo výrazne zrýchľuje spracovanie znížením potreby prístupu k pomalšej hlavnej pamäte (RAM).
* Systém zbernice: Zbierka vodičov, ktoré spájajú rôzne komponenty mikroprocesora a systému (napríklad RAM a I/O zariadenia). Dáta, adresy a kontrolné signály sa prenášajú cez tieto autobusy.
3. Architektúra sada inštrukcií (ISA): Toto definuje súbor pokynov, ktoré mikroprocesor rozumie. Rôzne procesory majú rôzne ISA (napr. X86, ARM, RISC-V). ISA diktuje formát pokynov, typy podporovaných operácií a spôsob riešenia údajov.
4. Potrubie: Moderní mikroprocesori používajú potrubie na zlepšenie výkonu. Zahŕňa to prekrývanie vykonávania viacerých pokynov. Zatiaľ čo sa vykonáva jedna inštrukcia, ďalšia inštrukcia sa vyzdvihne a dekóduje a táto sa potom pripravuje na vykonanie. Je to ako montážna linka, ktorá výrazne zvyšuje počet pokynov spracovaných na jednotku času.
5. Paralelizmus: Mnoho moderných procesorov využíva paralelizmus, vykonávanie viacerých pokynov alebo častí pokynov súčasne. To môže zahŕňať techniky, ako je SuperScalar vykonávanie (viacero vykonávacích jednotiek), viacjadrové spracovanie (viac procesorov na jednom čipovi) a SIMD (jednotlivé inštrukcie, viac údajov) operácie.
Mikroprocesor je v podstate vysoko sofistikovaný a zložitý stroj, ktorý neúnavne načíta, dekóduje a vykonáva pokyny, manipuluje s údajmi a riadi tok informácií v počítačovom systéme. Zložitosť spočíva v neuveriteľnej rýchlosti a efektívnosti, s ktorou vykonáva tieto operácie, a sofistikovanosť techník používaných na optimalizáciu výkonu.