マイクロコンピュータハードウェアシステムの最も重要なコンポーネントは何ですか?

マイクロコンピュータ ハードウェア システムの最も重要なコンポーネントは CPU です。中央処理装置 (CPU) は、命令の読み取り、デコード、および実行を担当するコンピュータの中核コンポーネントであり、その主な機能はコンピュータ命令を解釈し、コンピュータ ソフトウェアのデータを処理することです。

このチュートリアルの動作環境: Windows 7 システム、Dell G3 コンピューター。

マイクロコンピュータ ハードウェア システムの最も重要な (コア) コンポーネントは CPU です。

中央処理装置 (CPU) は、コンピュータ システムのコンピューティングおよび制御コアとして、情報処理およびプログラム実行の最終実行ユニットです。

CPU はマイコンの中核となるコンポーネントであり、システム全体の性能向上の鍵を握るもので、主に演算装置とコントローラーの 2 つのコンポーネントで構成されます。現在、マイコンの超軽量化、超薄型化が進む中、CPU には高い性能と速度を維持しつつ、次のような要素を考慮した設計が求められています。低消費電力により、動作電圧が低下し、消費電力が削減され、動作時間がより効果的に延長されます。

• 低熱消費により発熱が低減され、高速動作下でもシステムの安定性が確保されます。

• 高密度ピン数パッケージにより、サイズが削減され、より多くの機能が提供されます。

• 中央処理装置 (CPU) の機能は、主にコンピューターの命令を解釈し、コンピューター ソフトウェアでデータを処理することです。 CPU は、命令を読み取り、デコードし、実行するコンピューターの中核コンポーネントです。中央処理装置は主にコントローラと演算装置の 2 つの部分で構成され、これらの部分にはキャッシュ メモリとそれらの間の接続を実現するデータおよび制御バスも含まれます。電子コンピュータの 3 つのコア コンポーネントは、CPU、内部メモリ、および入出力デバイスです。中央処理装置の主な機能は、命令の処理、演算の実行、時間の制御、およびデータの処理です。

コンピュータ アーキテクチャにおいて、CPU は、コンピュータのすべてのハードウェア リソース (メモリ、入出力ユニットなど) を制御および割り当て、一般的な操作を実行するコア ハードウェア ユニットです。 CPU はコンピュータの計算および制御のコアです。コンピュータ システム内のすべてのソフトウェア層の動作は、最終的には命令セットを通じて CPU 動作にマッピングされます。

CPU のコア部分

1. オペレーターオペレーターとは、さまざまな算術演算および論理演算を実行するコンピューター内のコンポーネントを指します。算術論理演算装置は中央処理コアの一部です。

(1) 算術論理演算装置 (ALU)。算術論理演算装置とは、複数の算術演算や論理演算を実現できる組み合わせ論理回路を指し、中央処理の重要な部分です。算術論理演算器の演算は主に加算、減算、乗算などの 2 ビット算術演算です。演算プロセス中、算術論理ユニットは主にコンピュータ命令を使用して算術論理演算を実行します。一般的に、ALU は直接読み取りおよび読み取りの役割を果たし、特にプロセッサ コントローラ、メモリ、および入力に反映されます。および出力デバイス、入力と出力はバスに基づいて実装されます。入力コマンドには、オペレーションコードやフォーマットコードなどの命令語が含まれます。

(2) 中間レジスタ (IR)。その長さは 128 ビットで、実際の長さはオペランドによって決まります。 IR は「プッシュ アンド フェッチ」命令で重要な役割を果たします。この命令の実行中に、ACC の内容が IR に送信され、次にオペランドが ACC にフェッチされ、その後 IR の内容がスタックにプッシュされます。

(3) 演算アキュムレータ (ACC)。現在のレジスタは通常、長さが 128 ビットの単一のアキュムレータです。 ACC の場合、可変長アキュムレータとみなすことができます。命令を記述するプロセスでは、ACC 長の表現は一般に ACS の値に基づいており、ACS 長は ACC 長に直接関係します。ACS 長の 2 倍または半分は、ACC 長の 2 倍または半分とみなすこともできます。 。

(4) ディスクリプタレジスタ（DR）。これは主に記述子の保存と変更に使用されます。 DR の長さは 64 ビットであり、データ構造の処理を簡略化するためには、ディスクリプタの使用が重要な役割を果たします。

(5)Bレジスタ。命令の変更に重要な役割を果たします B レジスタの長さは 32 ビットです アドレス変更処理時のアドレス変更量を節約できます メインメモリのアドレスはディスクリプタを使用してのみ変更できます記述子は配列内の最初の要素を指すため、配列内の他の要素にアクセスするには修飾子が必要です。配列の場合、同じサイズのデータ​​または同じサイズの要素で構成され、連続して格納されますが、一般的なアクセス方法はベクトルディスクリプタであり、ベクトルディスクリプタ内のアドレスはバイトアドレスであるため、変換中に処理を続行するときにこのプロセスでは、最初にベース アドレスを追加する必要があります。変換作業は主にハードウェアによって自動的に実行されますが、このプロセスでは配列の境界を超えないよう位置合わせに特別な注意を払う必要があります。

2.コントローラー

コントローラとは、主回路や制御回路の配線を変更し、回路内の抵抗値を所定のシーケンスに従って変更し、モータの起動、速度調整、制動、逆転などを制御する親機のことを指します。コントローラは、プログラムステータスレジスタPSR、システムステータスレジスタSSR、プログラムカウンタPC、命令レジスタなどで構成され、「意思決定機構」としてコマンドを発行し、動作の調整・指令の役割を担うのが主な役割です。コンピュータシステム全体のこと。制御には、組み合わせロジック コントローラーとマイクロプログラム コントローラーの 2 つの主なカテゴリがあり、どちらの部分にも独自の長所と短所があります。このうち、組み合わせ論理コントローラの構造は比較的複雑ですが、高速であるという利点があり、マイクロプログラムされたコントローラの設計は単純ですが、機械語命令の機能を変更する場合、マイクロプログラム全体を再プログラムする必要があります。

さらに関連する知識については、FAQ 列をご覧ください。

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