Mikroprocesory

Mikroprocesory

Architektura mikroprocesoru:

• Memory (paměť) - obsahuje data, se kterými může mikroprocesor pracovat

• ALU (Aritmeticko-logická jednotka) - na základě přijatých registrů(příkazů) vykonává potřebné operace

• Registers (registry)- posílají příkazy na základě dekódovaných instrukcí

• Controller (řadič) - řídí celou operaci a instrukční cyklus mikroprocesoru

• Instruction Register (registr instrukcí) - dekóduje instrukce z čítače registrů a udržuje dekódovaný kód aktuálně prováděné instrukce

• Program Counter (čítač instrukcí) - načte adresu z paměti a udržuje instrukci, která se bude dělat jako další

Instrukční cyklus:

I/O rozhraní -> paměť -> PC -> IR -> controller -> ALU -> registers -> controller -> ALU \ paměť \ I/O

Rozdíl instrukčních sad RISC a CISC:

RISC CISC Reduced Instruction Set Computer Complex Instruction Set Computer Každá instrukce má za úkol provést jednoduchou operaci Každá instrukce je několik instrukcí vykonávající složitější operaci Lépe optimalizovatelný a lepší pipelining díky možnosti úpravy kódu jakékoli části Nelze upravovat samotnou instrukci (set instrukcí), jde ji použít jen jako celek, což vede k horší optimalizaci a pipeliningu Každá instrukce má stejnou délku, tudíž může využívat general purpose registry skoro na všechno Různé délky instrukcí díky kombinaci instrukcí Zprocesuje několik jednoduchých isntrukcí v jednom cyklu paralelně Komplexní instrukce trvají dlouho procesní dobu Využívá více energie, ale méně paměti Využívá méně energie, ale více paměti PC, notebooky, větší systémy (nyní spíše hybridní s CISC sadou) Menší zařízení s menší baterií (smartphony, tablety)

Pipelining

Mějme situaci, kdy chceme načíst, dekódovat a spustit několik souborů. Při nevyužití pipeliningu alokujeme čítač, dekodér a spouštěč pro celý proces a dokud celý proces není dokončen, nelze pracovat na dalším souboru.

Pokud však rozdělíme proces na tři logické části (načítání, dekódování, spouštění), můžeme ve chvíli, kdy čítač načte první soubor a převezme si ho dekodér pro dekódování, začít načítání dalšího souboru.

Stages = na kolik menších instrukcí můžu proces rozdělit

DMA (Direct Memory Access)

= zapisování dat z/do paměti počítače bez účasti procesoru

- procesor naplánuje odkud, kam, v jakém režimu a kolik dat se má přenést

=> přenechá sběrnice DMA řadiče, který data přenese a sám procesor dál pracuje pouze s pamětí cache, ukončení přenosu signalizuje DMA řadič obvykle přerušením

(při DMA může docházet k pozastavení procesoru, kradení cyklů podle priority aplikace)

Přerušovací systém

Přerušovací systém umožňuje komunikaci mezi probíhajícím hlavním programem a hardwarovými částmi mikroprocesoru.

1. vykonává se hlavní program