logo
Полный текст учебника

Физическая и функциональная структура микропроцессора

Физическая структура микропроцессора достаточно сложна. Ядро процессора содержит главный управляющий модуль и исполняющие модули — блоки выполнения операций над целочисленными данными. К локальным управляющим схемам относятся: блок плавающей запятой, модуль предсказания ветвлений, модуль преобразования CISC-инструкций во внутренний RISC-микрокод, регистры микропроцессорной памяти (в МП типа VLIW до 256 регистров), регистры кэш-памяти 1-го уровня (отдельно для данных и инструкций), шинный интерфейс и многое другое.

В состав микропроцессора Pentium обычно входят следующие физические компоненты: Core — ядро МП; Execution Unit — исполняющий модуль; Integer ALU — АЛУ для операций с целыми числами (с фиксированной запятой); Registers — регистры; Floating Point Unit — блок для работы с числами с плавающей запятой; Primary Cache — кэш первого уровня, в том числе кэш данных (Data Cache) и кэш команд (Code Cache); Instruction Decode and Prefetch Unit и Branch Predictor — блоки декодирования инструкций, опережающего их исполнения и предсказания ветвлений; Bus Interface — интерфейсные шины, в том числе 64- и 32-битовые шины, и выход на системную шину к оперативной памяти.

Функционально МП можно разделить на две части:

Обе части МП работают параллельно, причем интерфейсная часть опережает операционную, так что выборка очередной команды из памяти (ее запись в блок регистров команд и предварительный анализ) выполняется во время выполнения операционной частью предыдущей команды. Современные микропроцессоры имеют несколько групп регистров в интерфейсной части, работающих с различной степенью опережения, что позволяет выполнять операции в конвейерном режиме. Такая организация МП позволяет существенно повысить его эффективное быстродействие.