Центральный процессор. Функциональная схема центрального процессора

Центральный процессор (central processing unit, CPU) – электронный блок либо интегральная схема (микропроцессор), исполняющая машинные инструкции (код программ), главная часть аппаратного обеспечения компьютера или программируемого логического контроллера. Иногда называют микропроцессором или просто процессором. В настоящее время технически процессоры, как правило, реализуются в виде микропроцессорных устройств выполненных на базе одной микросхемы, в связи с этим понятие процессор и микропроцессор (МП) практически равнозначны.

Основные характеристики процессора:

- Разрядность шины данных

- Тактовая частота

- Частота системной шины

- Объем кэш-памяти у процессоров

- Количество ядер

- Система команд

Укрупненная схема центрального процессора (ЦП) представлена на рис 4.1, где изображены только основные его блоки:

• 
  Управляющие регистры (УР)
  
• 
  Устройство управления (УУ)
  
• 
  ПЗУ
  
• 
  Арифметико-логическое устройство (АЛУ)
  
• 
  Регистровая память (РП)
  
• 
  Кэш память
  
• 
  Интерфейсный блок (ИБ)
  

Рис 4.1 Функциональная схема центрального процессора.

Блок управляющие регистры (УР) предназначен для временного хранения управляющей информации и содержит регистры и счетчики, участвующие совместно с УУ в управлении вычислительным процессом: регистр состояние ЦП, счетчики команд и тактов, регистр запросов прерываний и др.

Блок устройство управления (УУ) вырабатывает последовательность управляющих сигналов, инициирующих выполнение соответствующей последовательности микрокоманд (находящихся в ПЗУ), реализующей текущую команду.

Блок АЛУ служит для выполнения арифметических и логических операций над данными, поступающими из ОП и хранящимися в регистровой памяти и работает под управлением УУ. АЛУ служит для выполнения любой операции, задаваемой ему УУ.

Блок регистровая память (РП) содержит регистры сверхоперативной памяти (более высокого быстродействия, чем ОП). Эти регистры служат для хранения операндов, результатов операций.

Интерфейсный блок (ИБ) обеспечивает обмен информацией ЦП с ОП и защиту участков ОП от несанкционированного для текущей программы доступа, а также связь ЦП с периферийными устройствами и другими внешними по отношению к нему устройствами (ВУ).

Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) – энергозависимая память, используется для хранения массива неизменяемых данных.