Was beinhaltet eine Zentraleinheit?

Die Zentraleinheit umfasst: Recheneinheit und Controller. Die Recheneinheit bezieht sich auf die Komponente im Computer, die verschiedene arithmetische und logische Operationen ausführt. Die arithmetische Logikeinheit ist Teil des zentralen Verarbeitungskerns Der Stromkreis wird in einer vorgegebenen Reihenfolge gesteuert. Das Master-Gerät steuert den Start, die Geschwindigkeitsregelung, das Bremsen und die Umkehrung des Motors.

Die Betriebsumgebung dieses Tutorials: Windows 7-System, Dell G3-Computer.

Die Zentraleinheit (CPU) ist eines der Hauptgeräte elektronischer Computer und die Kernkomponente von Computern. Seine Funktion besteht hauptsächlich darin, Computeranweisungen zu interpretieren und Daten in Computersoftware zu verarbeiten. Die CPU ist die Kernkomponente des Computers, die dafür verantwortlich ist, Anweisungen zu lesen, sie zu dekodieren und auszuführen. Die Zentraleinheit besteht im Wesentlichen aus zwei Teilen, nämlich dem Controller und der Recheneinheit, zu denen auch der Cache-Speicher und der Daten- und Steuerbus gehören, der die Verbindung zwischen ihnen herstellt. Die drei Kernkomponenten eines elektronischen Computers sind die CPU, der interne Speicher und die Eingabe-/Ausgabegeräte. Die Funktionen der Zentraleinheit bestehen hauptsächlich darin, Anweisungen zu verarbeiten, Operationen auszuführen, die Zeit zu steuern und Daten zu verarbeiten.

In der Computerarchitektur ist die CPU die Kernhardwareeinheit, die alle Hardwareressourcen des Computers (wie Speicher, Eingabe- und Ausgabeeinheiten) steuert und zuweist und allgemeine Vorgänge ausführt. Die CPU ist der Rechen- und Steuerungskern des Computers. Die Operationen aller Softwareschichten im Computersystem werden schließlich über den Befehlssatz auf CPU-Operationen abgebildet.

Für die Zentraleinheit kann sie als groß angelegte integrierte Schaltung betrachtet werden, deren Hauptaufgabe darin besteht, verschiedene Daten zu verarbeiten und zu verarbeiten. Die Speicherkapazität herkömmlicher Computer ist relativ gering, was die Verarbeitung großer Datenmengen erschwert und der Verarbeitungseffekt relativ gering ist. Mit der rasanten Entwicklung der Informationstechnologie in meinem Land sind Hochkonfigurationsprozessoren entstanden, die als Kontrollzentren eingesetzt werden und eine wichtige Rolle bei der Verbesserung der Struktur und Funktion von Computer-CPUs spielen. Der Kernteil der Zentraleinheit ist die Steuerungs- und Recheneinheit, die eine wichtige Rolle bei der Verbesserung der Gesamtfunktion des Computers spielt. Sie kann die Verbreitung mehrerer Funktionen wie Registersteuerung, logische Operationen sowie Signalübertragung und -empfang realisieren , wodurch eine gute Grundlage für die Verbesserung der Leistung des Computers gelegt wird.

Integrierte Schaltkreise spielen eine Rolle bei der Regulierung von Signalen im Computer und führen verschiedene Befehlsaufgaben entsprechend den Benutzeranweisungen aus. Die Zentraleinheit ist ein sehr großer integrierter Schaltkreis. Es besteht aus Recheneinheiten, Controllern, Registern usw., wie in der folgenden Abbildung dargestellt. Die Schlüsseloperation liegt in der Verarbeitung und Verarbeitung verschiedener Datentypen.

Herkömmliche Computer verfügen über eine geringe Speicherkapazität und eine geringe Betriebseffizienz bei der Verarbeitung großer Datensätze. Die neue Computergeneration verwendet hochkonfigurierte Prozessoren als Steuerzentrale, und die CPU bietet hinsichtlich Struktur und Funktion großes Verbesserungspotenzial. Die Zentraleinheit verwendet Recheneinheiten und Controller als Hauptgeräte und erweitert sie nach und nach um mehrere Funktionen wie logische Operationen, Registersteuerung, Programmcodierung sowie Signalübertragung und -empfang. Diese beschleunigen die Optimierung und Verbesserung der CPU-Steuerungsleistung.

Kernteil

Arithmetische Einheit

Arithmetische Einheit bezieht sich auf die Komponente im Computer, die verschiedene arithmetische und logische Operationen ausführt, wobei die arithmetische Logikeinheit Teil des zentralen Verarbeitungskerns ist.

(1) Arithmetisch-Logische Einheit (ALU). Arithmetisch-logische Einheit bezieht sich auf eine kombinatorische Logikschaltung, die mehrere Sätze arithmetischer Operationen und logischer Operationen implementieren kann. Sie ist ein wichtiger Teil der zentralen Verarbeitung. Die Operationen der arithmetischen Logikeinheit sind hauptsächlich Zwei-Bit-Arithmetikoperationen wie Addition, Subtraktion und Multiplikation. Während des Operationsprozesses führt die arithmetische Logikeinheit hauptsächlich arithmetische und logische Operationen mithilfe von Computeranweisungen aus. Im Allgemeinen kann die ALU die Rolle des direkten Einlesens und Auslesens spielen, was sich insbesondere in der Prozessorsteuerung, dem Speicher und der Eingabe widerspiegelt und Ausgabegeräte, Ein- und Ausgabe werden auf Basis des Busses realisiert. Der Eingabebefehl enthält ein Anweisungswort, einschließlich Operationscode, Formatcode usw.

(2) Zwischenregister (IR). Seine Länge beträgt 128 Bit und seine tatsächliche Länge wird durch die Operanden bestimmt. IR spielt eine wichtige Rolle bei der „Push and Fetch“-Anweisung. Während der Ausführung dieser Anweisung wird der Inhalt von ACC an IR gesendet, dann wird der Operand an ACC abgerufen und dann wird der Inhalt von IR auf den Stapel geschoben.

(3) Betriebsakkumulator (ACC). Aktuelle Register sind im Allgemeinen Einzelakkumulatoren mit einer Länge von 128 Bit. Für ACC kann es als Akkumulator variabler Länge betrachtet werden. Bei der Beschreibung von Anweisungen basiert der Ausdruck der ACC-Länge im Allgemeinen auf dem Wert von ACS, und die ACS-Länge steht in direktem Zusammenhang mit der ACC-Länge. Eine Verdoppelung oder Halbierung der ACS-Länge kann auch als Verdoppelung oder Halbierung der ACC-Länge angesehen werden .

(4) Deskriptorregister (DR). Es wird hauptsächlich zum Speichern und Ändern von Deskriptoren verwendet. Die Länge von DR beträgt 64 Bit. Um die Datenstrukturverarbeitung zu vereinfachen, spielt die Verwendung von Deskriptoren eine wichtige Rolle.

(5)B-Registrierung. Es spielt eine wichtige Rolle bei der Änderung von Anweisungen. Die Länge des B-Registers beträgt 32 Bit. Es kann den Adressänderungsbetrag während des Adressänderungsprozesses speichern. Der Deskriptor bezieht sich auf das erste Element im Array, daher sollten für den Zugriff auf andere Elemente im Array Modifikatoren erforderlich sein. Bei Arrays bestehen sie aus Daten gleicher Größe oder Elementen gleicher Größe und werden kontinuierlich gespeichert. Die übliche Zugriffsmethode ist der Vektordeskriptor, da die Adresse im Vektordeskriptor eine Byteadresse ist, also beim Fortfahren Während der Konvertierung Dabei sollten zunächst die Basisadressen hinzugefügt werden. Bei der Konvertierung erfolgt die Umsetzung größtenteils automatisch durch die Hardware. Dabei muss besonders auf die Ausrichtung geachtet werden, um eine Überschreitung der Array-Grenzen zu vermeiden.

Controller

Der Controller bezieht sich auf ein Master-Gerät, das die Verkabelung des Hauptstromkreises oder Steuerstromkreises in einer vorgegebenen Reihenfolge ändert und den Widerstandswert im Stromkreis ändert, um das Starten, die Geschwindigkeitsregelung, das Bremsen und den Rückwärtsgang zu steuern Motor. Der Controller besteht aus dem Programmstatusregister PSR, dem Systemstatusregister SSR, dem Programmzähler-PC, dem Befehlsregister usw. Als „Entscheidungsmechanismus“ besteht seine Hauptaufgabe darin, Befehle zu erteilen und eine Koordinierungs- und Befehlsrolle im Betrieb zu spielen des gesamten Computersystems. Es gibt zwei Hauptkategorien von Steuerungen: kombinatorische Logiksteuerungen und mikroprogrammierte Steuerungen. Beide Teile haben ihre eigenen Vor- und Nachteile. Unter diesen ist die Struktur der kombinatorischen Logiksteuerung relativ komplex, ihr Vorteil besteht jedoch darin, dass sie schneller ist. Das Design der mikroprogrammierten Steuerung hat eine einfache Struktur, aber wenn eine Maschinenbefehlsfunktion geändert wird, muss das gesamte Mikroprogramm neu programmiert werden.

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