Процессор, структура и функционирование Процессоробычно представляет собой отдельную микросхему или же часть микросхемы (в случае микроконтроллера).
Микросхема процессора обязательно имеет следующие выводы: - шины адреса, - шины данных - шины управления. - вывод внешнего тактового сигнала или кварцевого резонатора (CLK), так как процессор всегда представляет собой тактируемое устройство.
- вывод сигнал начального сброса RESET. При включении питания, при аварийной ситуации или зависании процессора подача этого сигнала приводит к инициализации процессора, заставляет его приступить к выполнению программы начального запуска.
- шина питания – обычно имеет одно напряжение питания (+5 В или +3,3 В) и общий провод ("землю").
Иногда некоторые сигналы и шины мультиплексируются, чтобы уменьшить количество выводов микросхемы процессора.
Важнейшие характеристики процессора: - разрядность шины данных,определяет скорость работы системы; - разрядность его шины адреса,определяет допустимую сложность системы; - количество управляющих сигналов в шине управления;определяет разнообразие режимов обмена и эффективность обмена процессора с другими устройствами системы. Чем больше тактовая частота процессора, тем он быстрее работает, то есть тем быстрее выполняет команды. Впрочем, быстродействие процессора определяется не только тактовой частотой, но и особенностями его структуры. Современные процессоры выполняют большинство команд за один такт и имеют средства для параллельного выполнения нескольких команд. Тактовая частота процессора имеет нижний и верхний пределы. При превышении верхнего предела частоты возможно перегревание процессора, а также сбои, причем, что самое неприятное, возникающие не всегда и нерегулярно. Так что с изменением этой частоты надо быть очень осторожным.
Рисунок 2.4 – Схема включения процессора
После включения питания процессор переходит в первый адрес программы начального пуска и выполняет эту программу. Данная программа предварительно записана в постоянную (энергонезависимую) память. После завершения программы начального пуска процессор начинает выполнять основную программу, находящуюся в постоянной или оперативной памяти, для чего выбирает по очереди все команды. От этой программы процессор могут отвлекать внешние прерывания или запросы на ПДП. Команды из памяти процессор выбирает с помощью циклов чтения по магистрали. При необходимости процессор записывает данные в память или в устройства ввода/вывода с помощью циклов записи или же читает данные из памяти или из устройств ввода/вывода с помощью циклов чтения.
