Every people has right on left
Chia ulo havas rajton sur levo
Каждый человек имеет право на лево
(Н. Фоменко)
CopyLeft (L) Юрий А. Денисов
(yudenisov)
Все права защищены
Назад... К оглавлению выпуска К оглавлению серии
A. Что такое процессор? Для чего он служит?
При проектировании полупроводниковых автоматов, реализующих некоторую вычислительную функцию, всегда возможно два случая:
- Либо реализовать всю логику автомата (логические функции И, ИЛИ, НЕ, ЕСЛИ... ТО и другие) аппаратно, то есть создать микросборку или микросхему, реализующий данный алгоритм "в самом себе", либо
- Создать некоторый "универсальный вычислитель", который реализует весь алгоритм программно.
При заманчивой простоте первого подхода возникают следующие сложности: проектирование, проверка работоспособности, отладка на опытном образце микросхемы, отладка технологии ее изготовления – требуют много времени и средств, поэтому таким способом реализуются либо очень простые алгоритмы, либо микросхемы, реализующие массовые алгоритмы и поэтому выпускающиеся крупными сериями. Как раз к этим микросхемам относят микропроцессоры, способные не только работать по строго заданным алгоритмам, но и "эмулировать" множество других алгоритмов.
Вследствие этого, применение "универсального вычислителя" предпочтительней если необходимо:
- при использовании однотипных сложных алгоритмов, требующих вычислительной мощности и для которых не выгодно изготовлять микросхемы с "жесткой" логикой;
- при реализации редко используемых алгоритмов любой сложности, либо в устройствах, для которых требуется частая смена алгоритма (например, в автоматизированных технологических линиях, научных исследованиях и т.д.)
Во всех этих случаях требуется некоторое устройство, являющимся этим вычислителем. Он называется "процессором".
Теперь несколько прописных истин.
Процессор – от латинского "продвижение" – часть вычислительного устройства, включающего АЛУ и УУ (см. разделы D.1. и D.2.), предназначенная для осуществления алгоритма (процесса самоуправляющейся последовательности операций для решения некоторой задачи) в соответствии с принципом программного управления – автоматическим выполнением последовательности команд составленной и введенной в ЭВМ программой.
Центральный процессор (ЦП) – основной рабочий элемент ЭВМ. Осуществляет вычисления алгоритма задачи и управление всей ЭВМ как единым целом.
Микропроцессор (МП) – полупроводниковый кристалл или комплект кристаллов, на которых реализован центральный процессор ЭВМ.
Сопроцессор – микропроцессорный элемент, дополняющий возможности основного процессора. Сопроцессор расширяет вычислительную (математическую, символьную, блочную) способность процессора, и одновременно – набор команд, которыми может пользоваться программист.
Микроконтроллер – 1. Микропроцессорная БИС, специально предназначенная для использования в управляющих устройствах, системы передачи данных, системах обработки изображений и системах управлениях технологическими процессами. Обычно микросхема такого контроллера имеет сравнительно небольшую разрядность слова (но не обязательно!), и богатый набор команд манипулирования отдельными битами, но не способна реализовать некоторые арифметические и строковые операции, характерные для центральных (универсальных) процессоров. Как правило, микроконтроллеры работают совершенно независимо от центрального процессора и часто не управляются им! – 2. Микропроцессорное устройство или система, предназначенная для использования в системах управления и основанные на микропроцессоре.
Процессор ввода/вывода – специализированная ЭВМ, осуществляющая автономную обработку данных, которыми обменивается устройства ввода-вывода и центральная ЭВМ или центральное ОЗУ ЭВМ. Может иметь собственные средства программирования. В настоящее время этот термин устаревает. В качестве примеров процессоров ввода-вывода можно привести микросхему прямого доступа к памяти (DMA, Direct Memory Access), микроконтроллер видеоподсистемы ЭВМ (акселераторы 2D- и 3D-графики, процессоры оцифровки изображения и т.п.), которые по мощности вычислений даже превосходят центральный процессор, микроконтролеер клавиатуры, последовательного и параллельного портов, дисковой и других подсистем современной ЭВМ и т.п.
Связной процессор – специализированный процессор ввода-вывода, используемый для управления некоторым количеством линий и устройств связи. Эти линии работают медленно по сравнению со скоростями вычисления, поэтому один процессор может в режиме разделения времени обслуживать большое число линий (устройств). Связанные процессоры используются для обработки данных, организованных в виде блоков, пакетов, сообщений, дейтаграмм и т.д. (см. Vol01) и реализуют требуемый протокол связи, алгоритмы обнаружения и исправления ошибок, схему квитирования и метод буферизации. В настоящее время в качестве связных процессоров используются универсальные микропроцессоры и микроконтроллерные схемы. А в прошлом в качестве таких процессоров использовались системы с зашитой в постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) программой, что значительно снижало гибкость и возможность перепрограммирования таких систем.
В настоящее время универсальные микропроцессорные устройства используются для реализации редко используемых либо часто меняемых алгоритмов с широким набором вычислительных функций, а для обработки сложных алгоритмов, требующих больших однотипных вычислений и которые не надо перепрограммировать, используются микроконтроллеры или микропроцессорные системы с зашитой программой.
Итак, мы дали определение процессора – "универсального вычислителя", "сердца" любой ЭВМ. Также мы дали описание, для чего он служит, что он выполняет. Если Вам необходимо разъяснить эти сухие формулировки, пожалуйте Далее.
Удачи! Good Luck! Dankon!
.