Цифровое оборудование

Что получилось

Чего в этом супе не хватает?

Конечно, для получения полноценного процессора необходимо не только разработать список всех необходимых команд, но и каждую команду записать в виде последовательности микрокоманд. Только тогда станет ясно, все ли необходимые операции по передаче и обработке данных можно выполнить при помощи имеющейся схемы. Ясно, что приведенная схема может выполнять далеко не все необходимые функции и для получения окончательного результата ее придется серьезно дорабатывать. Например, если необходимо выполнять операцию умножения целых чисел при помощи одной команды, в схему потребуется ввести как минимум один дополнительный регистр. Кроме того, в схеме полностью отсутствуют возможности реализации механизма прерываний, без которых не обходится ни один процессор. Могут потребоваться и другие аппаратные возможности, которые потребуют внесения в схему различных изменений и дополнений.

Еще раз самое главное.

Подводя итоги проведенного мысленного эксперимента, можно сказать следующее. Процессор состоит из двух основных частей – тракта данных и схемы управления. Тракт данных представляет собой совокупность узлов для хранения, обработки и коммутации данных. При помощи управляющих сигналов можно задавать различные маршруты передачи данных, подвергая их по пути какой-либо обработке. Задавать эти маршруты можно примерно так же, как на железной дороге переключением стрелок задается маршрут поезда. Совокупность всех управляющих сигналов тракта данных полностью определяет текущий маршрут данных и тем самым, ту операцию, которая будет произведена над данными в течение текущего интервала времени – такта, и называется микрокомандой. Выполнение каждой команды сводится к выполнению последовательности из одной или нескольких микрокоманд. Выбор нужной последовательности микрокоманд осуществляется при помощи кода операции, указываемого в команде. Последовательность микрокоманд формируется схемой управления по таблице, построенной на базе ПЗУ или логических схем и задаваемой при разработке процессора.

Зачем это нужно?

Настоящие современные процессоры во много раз сложнее, больше, и производительнее, чем рассмотренный «самодельный» процессор. Они могут включать в себя несколько АЛУ, конвейер, кэш-память, устройства управления памятью и другие устройства, повышающие производительность. Однако основные принципы их работы точно такие же, а следовательно, разобравшись как работает такой упрощенный процессор, и как его можно от начала и до конца придумать и изготовить самостоятельно, понять, как работает настоящий процессор не составит особого труда.