Bendras procesorius: architektūra, darbas, tipai ir taikymas

A mikroprocesorius lustas, pridedama nauja grandinė, kad būtų galima atlikti specialias užduotis, taip pat operacijos su skaičiais, kad būtų iškrautas pagrindinis procesoriaus darbas, kad CPU galėtų veikti labai greitai. Papildomas procesorius, pvz., koprocesorius, dažniausiai naudojamas kompiuteriuose, kad būtų galima atlikti specialias užduotis, tokias kaip grafinio ekrano apdorojimas ir platūs aritmetiniai skaičiavimai. Šis procesorius yra skirtas atlikti tokias užduotis labai efektyviai, palyginti su CPU, todėl galima padidinti bendrą kompiuterio greitį. Šiame straipsnyje aptariama a apžvalga koprocesorius – architektūra, darbas ir jo pritaikymas.

Kas yra koprocesorius?

Procesorius, kuris veikia kartu su pagrindiniu kompiuterio procesoriumi, pvz., CPU, yra žinomas kaip koprocesorius. Šis procesorius taip pat žinomas kaip papildomas kompiuterio procesorius. Naudojant šį procesorių, galima atlikti kai kuriuos sudėtingus matematinius skaičiavimus, pavyzdžiui, ekrane rodomą grafiką, signalų apdorojimą, eilučių apdorojimą, slankiojo kablelio aritmetiką, įvesties-išvesties sąsają ir kt.

Bendro procesoriaus architektūra

Žemiau parodyta bendro procesoriaus, kaip 8087, architektūra. Paprastai šis bendras procesorius veikia lygiagrečiai su mikroprocesoriumi. Šį koprocesorių sukūrė „Intel“ ir jis buvo naudojamas su 16 bitų 8086 šeimos mikroprocesoriais. Kai procesorius veikia kartu su mikroprocesoriumi, skaičiavimo dalį paprasčiausiai tvarko procesorius ir tai leidžia CPU panaudoti išteklius įvairioms kitoms veiksmams atlikti.

Toliau pateiktame paveikslėlyje pavaizduota 8087 bendro procesoriaus architektūra. Šią architektūrą sudaro du pagrindiniai blokai, tokie kaip valdymo blokas ir skaitmeninis vykdymo blokas, kuris taip pat vadinamas NEU.

Valdymo bloke yra įvairių blokų, tokių kaip duomenų buferis, valdymo ir būsenos žodžių registras, bendrai naudojama operandų eilė, išimties rodyklė ir adresų bei magistralės sekimo blokas. Skaitmeninį vykdymo bloką arba NEU daugiausia sudaro mikrokodo valdymo blokas, registrų krūva, programuojamas perjungiklis, laikinas registrai , aritmetinis modulis, eksponentų modulis ir bendrinama operandų eilė.

Bendro procesoriaus valdymo blokas turi valdyti komandų vykdymą (IE), už kurį atsakingas skaitmeninis vykdymo blokas. Dažniausiai skaitmeninio vykdymo bloko mikrokodo valdymo blokas (CU) gauna skaitmenines komandas iš bendro procesoriaus valdymo bloko. Šis koprocesorius turi pilnus 8 registrus po 80 bitų ir kiekvienas iš jų naudojamas LIFO krūvoje. Operandai, per kuriuos bus vykdomos bendro procesoriaus instrukcijos, yra registrų krūvoje.

Esamas dėklas nukreipiamas per 3 bitų SP (stack pointer), kuriame yra dvejetainės reikšmės, kurios svyruoja nuo 000 iki 111, kad būtų rodomi 8 dėklo registrai. Jis veikia apskrito krūvos būdu LIFO režimu. Tačiau įvykus atstatymo veiksmui, žymeklį galima inicijuoti dvejetaine verte „000“.

Skaitiniai duomenys yra trys klasifikacijos, pagal kurias atlieka bendro procesoriaus funkcijos: dešimtainiai skaičiai, realieji skaičiai ir dvejetainiai sveikieji skaičiai. Dvejetainiai sveikieji skaičiai yra trijų tipų 16 bitų sveikasis skaičius, 32 bitų trumpasis sveikasis skaičius ir 64 bitų ilgio sveikasis skaičius. 80 bitų BCD formatas reiškia supakuotus dešimtainius skaičius, o tikrieji skaičiai yra 3 tipų; 32 bitų trumpas realus, 64 bitų ilgio realus ir 80 bitų laikinas realus.

Skaitmeniniams duomenims perkelti į koprocesorių arba a Naudojama 16 bitų eksponentinė magistralė arba 64 bitų mantisos magistralė . Bendrasis procesorius turi 16 bitų valdymo žodį ir 16 bitų būsenos žodį.

Kontrolinis žodis įrašomas į valdymo registrą ir tai vyksta taip, kad koprocesorius iš pradžių įrašo kontrolinį žodį atminties vietoje. Po to koprocesorius tiesiog nuskaito valdymo žodį naudodamas atminties vietą ir išsaugo jį valdymo registre.

Panašiai būsenos žodis nuskaitomas taip, kad procesorius siunčia duomenis būsenos registre į atminties vietą. Be to, šis koprocesorius nuskaito būsenos registrą iš tos konkrečios atminties vietos. Taigi tai reiškia, kad procesorius ir mikroprocesorius bendrauja vienas su kitu per pagrindinę atmintį.

Kaip veikia koprocesorius?

Bendras procesorius daugiausia skirtas dirbti su 8086 ir 8088 procesoriais. Bendrasis procesorius naudojamas siekiant padėti sistemai veikti galingiau, iškraunant konkrečias procesoriaus užduotis. Kai šis procesorius veikia kartu su mikroprocesoriumi, rašant programą yra integruotos ir mikroprocesoriaus, ir bendro procesoriaus instrukcijos. Asamblėjos kalbos programos instrukcijų pradžioje yra „F“, kuris reiškia koprocesoriaus instrukcijas, o instrukcijos be „F“ priešdėlio rodo mikroprocesoriaus instrukcijas.

Iš pradžių instrukcijas paima mikroprocesorius iš atminties vietos ir nuosekliai įkelia jas į eilę, tuo pačiu metu 8087 koprocesorius taip pat nuskaito ir išsaugo instrukcijas vidinėje eilėje. Taigi tai reiškia, kad kiekviena atskira instrukcija gali būti skaitoma ir per koprocesorių, ir per procesorių, tačiau vykdymo metu tiek bendraprocesorius, tiek mikroprocesorius gali vykdyti konkrečias savo komandas. Tai reiškia, kad instrukcija nuskaitoma ir iššifruojama. Jei mikroprocesorius patikrina, ar yra bendro procesoriaus instrukcija, tada ta instrukcija laikoma neveikiančia. Panašiai, jei šis bendras procesorius pasiekia bet kokią mikroprocesoriaus komandą, tai bus traktuojama kaip neveikimas.

Bendro procesoriaus tipai

Galimi įvairūs koprocesoriai pagal gamintojus, pvz., toliau nurodytus.

Intel 8087 koprocesorius

„Intel 8087“ yra specialiai sukurtas bendras procesorius, naudojamas matematiniams skaičiavimams atlikti, įskaitant slankiojo kablelio ir sveikųjų skaičių reikšmes. Kartais jis taip pat žinomas kaip skaitmeninių duomenų procesorius ir matematikos procesorius. Tai skaitmeninis bendras procesorius, skirtas Intel 80188, 8086, 80186 ir 8088 procesoriams. 8087 koprocesorius apima aštuonis 80 bitų bendruosius registrus, kurie vykdomi kaip krūva. Taigi, visos slankiojo kablelio operacijos tiesiog atliekamos naudojant duomenis iš kamino ir iš išorinės atminties.

„Intel 8087“ bendras procesorius tiesiog palaiko BCD, sveikųjų skaičių, vieno ir dvigubo tikslumo slankiojo kablelio skaičius ir išplėstinius tikslumo slankiojo kablelio skaičius. Kai 8087 procesorius įkelia duomenis iš atminties, jis konvertuoja viduje, kad padidintų tikslumo skaičių, o toliau visi skaičiavimai atliekami naudojant šį skaičių.

Taigi perjungimas nuo dvigubo tikslumo skaičiaus prie vieno tikslumo skaičiaus, kitaip nuo 64 bitų sveikojo skaičiaus – 32 bitų / 16 bitų sveikieji skaičiai nepadidina našumo. 8087 koprocesorius gamino ne tik „Intel“, bet ir AMD, Cyrix ir IBM gamina šiuos koprocesorius.

Motorola 68881

Motorola 68881 yra koprocesorius, daugiausia naudojamas su antrosios kartos Motorola 68K mikroprocesoriai kaip Motorola 68030 ir 68020. Teoriškai šis koprocesorius naudojamas su ankstesniais 68000 arba 68010 procesoriais kaip išorinis įrenginys.

„Motorola 68881“ bendras procesorius tiesiog veikia kaip įrenginys, susietas su atmintimi. Kai pagrindinis procesorius įkelia bendro procesoriaus komandą, jis įrašo instrukcijos kodą į CIR (bendro procesoriaus sąsajos registrus), kurie yra susieti procesoriaus adresų erdvėje, o po to nuskaito procesoriaus atsaką. bendras procesorius iš vieno iš CIR registrų.

Motorola 68881/68882 koprocesoriai buvo naudojami IBM RT PC darbo stotyse, Sun Microsystems Sun-3 darbo stotyse, NeXT kompiuteryje, Apple Computer Macintosh II šeimoje, Amiga 3000, Sharp X68000, Convergent Technologies MightyFrame, TT, Atari Mega STE ir Falcon Mega STE. Šie procesoriai taip pat naudojami kai kuriuose trečiųjų šalių „Atari“ ir „Amiga“ produktuose, pavyzdžiui, įrenginyje, susietame su atmintimi 68000.

Apple Motion Coprocessors

„Apple“ M serijos koprocesoriai yra žinomi kaip judesio koprocesoriai, naudojami „Apple“ mobiliuosiuose įrenginiuose. Pirmasis koprocesorius buvo sukurtas 2013 m., naudojamas jutiklių duomenims iš integruotų giroskopų, akselerometrų ir kompasų rinkti ir surinktiems jutiklių duomenims iškrauti naudojant pagrindinį procesorių.

M serijos Apple koprocesoriai tiesiog renka procesą ir saugo jutiklio duomenis, net jei įrenginys miega, o programos gali atkurti duomenis, kai įrenginys vėl įjungiamas. Taigi tai sumažina įrenginio galią ir taupo akumuliatoriaus tarnavimo laiką.

Skirtumas tarp procesoriaus ir bendro procesoriaus

Skirtumas tarp procesoriaus ir bendro procesoriaus yra toks.

Privalumai

Bendro procesoriaus pranašumai yra šie.

• Bendrasis procesorius paprasčiausiai greičiau atlieka labiau specializuotas užduotis, palyginti su pagrindiniu procesoriumi
• Šiuos procesorius paprasta naudoti ir jie yra patys populiariausi.
• Jis sumažina mikroprocesoriaus įtampą, imdamas specialias apdorojimo užduotis iš procesoriaus, kad jis veiktų didesniu greičiu.
• Šis procesorius padeda išplėsti procesoriaus apdorojimo funkcijas, išplečiant instrukcijų rinkinį arba siūlant konfigūracijos registrus.

Trūkumai

Bendrųjų procesorių trūkumai yra šie.

• Bendrasis procesorius negali atkurti instrukcijų iš atminties, tiesiogiai vykdyti instrukcijas, valdyti atminties, atlikti įvesties / išvesties operacijų.
• Nuo pagrindinio procesoriaus priklauso, ar jis atgaus bendro procesoriaus instrukcijas ir pasirūpins visomis kitomis su bendro procesoriumi nesusijusiomis operacijomis.
• Tai nėra pagrindinis sistemos procesorius.
• Bendrasis procesorius negali veikti be pagrindinio mikroprocesoriaus.

Programos

Bendrųjų procesorių programos apima šias programas.

• Bendrasis procesorius naudojamas kai kurioms labiau specializuotoms užduotims, pvz., grafiniam ekrano apdorojimui arba sudėtingiems matematiniams skaičiavimams, atlikti.
• Bendras procesorius paprasčiausiai naudojamas norint sumažinti kompiuterio procesoriaus naštą.
• Šis procesorius veikia kartu su kompiuterio CPU.
• Šis procesorius atlieka aukšto lygio matematines operacijas daug greičiau, palyginti su pagrindiniu procesoriumi, pavyzdžiui, šaknų, logaritmų, trigonometrijos funkcijų ir kt.
• Bendrasis procesorius padidina pirminio procesoriaus funkcijas.
• Bendrasis procesorius atlieka įvairias operacijas, tokias kaip signalo apdorojimas, slankiojo kablelio aritmetika, eilučių apdorojimas, grafika, I/O sąsaja per periferinius įrenginius, kriptografija ir kt.
• Šie procesoriai yra atskiri lustai ankstesniuose staliniuose kompiuteriuose, kurie buvo prijungti prie pagrindinės plokštės.
• Bendrasis procesorius tvarko procesoriaus užduotis, kad padidintų bendrą našumą.

Taigi, tai yra bendro procesoriaus apžvalga – darbas ir jo pritaikymai. Šis procesorius taip pat žinomas kaip matematikos procesorius. Bendrasis procesorius atlieka skirtingas užduotis labai greičiau, palyginti su pagrindiniu procesoriumi. Taigi bendras kompiuterinės sistemos greitis didėja. Šis procesorius gali būti prijungtas prie ARM procesoriaus. Pridėjus jį, turime padidinti pagrindinio procesoriaus instrukcijų rinkinį arba įtraukti konfigūruojamus registrus, kad padidintume apdorojimo galią. Štai jums klausimas, kas yra mikroprocesorius?