II dio Mikroprocesor

2.8. Organizacija centralnog procesora

• Kod prvih generacija procesora glavne komponente CPU-a su bile aritmetičko–logička jedinica   (eng. Arithmetic-Logic Unit, ALU) i upravljačka jedinica (eng. Control Unit, CU). ALU je obavljala obradu podataka, a CU je kontrolisala obavljanje operacija u ALU i upravljala prenosom podataka i instrukcija u i iz CPU-a.
 
• Ove i druge funkcije koje posjeduju savremeni mikroprocesori se realizuju preko više funkcionalnih jedinica. U nekim jedinicama su objedinjeni kontrola i izvršavanje.

• Bez obzira na broj funkcionalnih jedinica procesora, proces izvršavanja instrukcija uključuje:
– dohvatanje instrukcije i njenu interpretaciju
– obezbjeđivanje argumenata instrukcije
– čuvanje vrijednosti dobijenih pri izvršavanju
– određivanje naredne instrukcije koja se izvršava
Da bi se ove operacije uspješno obavile, neophodna je memorija za čuvanje npr. argumenata instrukcije, privremenih rezultata izračunavanja, itd. Ova memorija se realizuje u obliku registara koji predstavljaju internu memoriju CPU-a.

Slika 16. Uprošćena struktura centralnog procesora

Globalne funkcije funkcionalnih jedinica mikroprocesora su:

BCEU Branch Control Element Unit. Ova jedinica se koristi pri obradi zahtjeva za podacima i instrukcijama iz keš memorije, prevođenje virtualnih u apsolutne adrese, pri implementaciji preklapanja instrukcija, itd. Pored toga ova jedinica sadrži i mikrokod.

IU Instruction Unit se koristi za dekodiranje instrukcija i određivanje njihovih komponenti.

AGU Address Generation Unit se koristi za generisanje adresa koje treba sačuvati ili sa kojih treba napuniti vrijednosti.

LSU Load/Store Unit se koristi za prijem i čuvanje podataka pri njihovom čitanju/upisu u L1 keš za podatke. Takođe obezbjeđuje poravnanje, konverziju između zapisa brojeva različitih dužina, kao i (na nekim mikroprocesorima) normalizaciju brojeva u pokretnom zarezu.

FX ALU FiXed point ALU vrši operacije sa brojevima u fiksnom zarezu (cjelobojnim i BCD) kao i logičke operacije.

FP ALU Floating Point ALU vrši operacije sa brojevima u pokretnom zarezu. Kod nekih mikroprocesora se ova jedinica koristi za izvršavanje dodatnih skupova instrukcija (npr MMX), dok je kod drugih mikroprocesora jedinica koja izvršava ove dodatne skupove instrukcija (npr. SSE ili AltiVec) po strukturi slična FP ALU i vrlo blisko povezana sa njom.

DC Data Cache. L1 Keš za podatke.

IC Instruction Cache. L1 Keš za instrukcije.

L2I Cache Level 2 Interface. Veza ka kešu na nivou 2.

L2C Level 2 Cache. Keš na nivou 2. Formalno gledano, on se nalazi van CPU-a i sa njim je povezan posebnom magistralom.

Jedinice su međusobno povezane internim vezama koje se nazivaju interne magistrale procesora. Većina jedinica posjeduje svoje interne bafere. Registri u procesoru nisu grupisani na jednom mjestu već su distribuirani prema svojoj namjeni.

Slika 17. Uprošćena interna struktura CPU-a

2.7. Pakovanje    <    Index    >    2.9. Aritmetičko-logička jedinica