Адресация

Процессор - программисту фактически недоступен и делится на:

Регистры - предназначены для временного хранения данных и инструкций во время выполнения программ. Они обеспечивают быстрый доступ к информации, что сокращает время обработки по сравнению с обращением к оперативной памяти.

Память - (кэш-память) предназначена для временного хранения данных, к которым процессор обращается чаще всего. Это позволяет ускорить работу процессора за счёт минимизации времени доступа к этим данным.

Периферия - Периферийные устройства процессора предназначены для обеспечения поступления в компьютер из окружающей среды программ и данных для обработки, а также выдачи результатов работы компьютера в виде, пригодном для восприятия человека или для передачи на другую ЭВМ, или в иной, необходимой форме.

Процессор - некое устройство, которое умеет выполнять инструкции

Аккумуляторные — хранят промежуточные результаты арифметических и логических операций.

Регистры общего назначения — содержат данные и адреса, используются для временного сохранения чисел и других значений во время вычислений.

Регистры адреса — содержат адреса ячеек памяти, что требуется для считывания данных или инструкций из памяти процессора.

Регистры команд — хранят адрес текущей команды, которую выполняет процессор.

Флаговые — хранят состояние процессора и информацию о результате последней операции (например, флаг нуля, флаг переноса).

Регистры базового указателя стека (BP) и указателя стека (SP) — используются для управления стеком программы: SP указывает на вершину стека, а BP служит точкой отсчёта для доступа к переменным и аргументам функции.

Регистры работают по принципу: данные, которые в них хранятся, доступны для обработки с помощью арифметико-логического устройства (АЛУ) или других вычислительных блоков процессора. После выполнения операций преобразованные данные могут быть временно сохранены в регистрах, а затем перемещены в кэш или оперативную память.

Центральный процессор (CPU, Central Processing Unit) — это основной компонент устройств, который выполняет все вычисления и логические операции, необходимые для работы программ.

Когда процессору требуются данные, он сначала проверяет их в регистрах, и кэшах L1-L3.

Если он не находит данные там, то он генерирует сигнал на шине адреса, указывающий физический адрес памяти ОЗУ, по которому нужно прочитать данные. Этот сигнал на шине адреса генерируется процессором и передается контроллеру памяти.

Когда контроллер памяти получает сигнал на шине адреса от процессора, он инициирует процесс чтения данных из соответствующей ячейки памяти по указанному физическому адресу.

То есть отправляем в ОЗУ адрес по шине адреса, а получаем данные по шине данных.

По шине данных информация помещается в кэш L3.

Управляет выполнением инструкций, координируя работу других компонентов.

Устройство управления включает в себя несколько ключевых компонентов, которые координируют функционирование процессора. Вот некоторые из них:

Декодер инструкций: Отвечает за декодирование машинных инструкций, переводя их из машинного кода в управляющие сигналы, которые указывают, какие операции должны быть выполнены.

Генератор сигналов управления: Создает сигналы, которые управляют различными функциями процессора, такими как чтение/запись в регистры, выбор источников данных для выполнения операций, управление памятью и так далее.

Счётчик инструкций: Отслеживает текущую выполняемую инструкцию и управляет последовательностью исполнения инструкций внутри процессора.

Управляющие регистры: Хранят состояние процессора, включая информацию о текущей инструкции, режиме работы процессора и т. д.

Предсказатель переходов: В некоторых процессорах устройство управления включает предсказатель переходов, который анализирует последовательность инструкций для предсказания условных переходов, что улучшает предсказуемость ветвлений и оптимизирует выполнение программ.

Планировщик отвечает за распределение микроопераций (micro-ops) между различными исполнительными блоками процессора, такими как ALU и FPU.

Он определяет порядок исполнения микроопераций, стараясь максимально эффективно использовать ресурсы процессора и минимизировать время простоя.

Выполняет арифметические операции (сложение, вычитание и т.д.).

Выполняет логические операции (AND, OR, XOR и т.д.).

Выполняет операции с плавающей запятой.

Выполняет операций с векторными данными.

Устройство управления памятью, которое обеспечивает виртуальную память, кэширование, защиту памяти и другие функции, связанные с адресацией и доступом к оперативной памяти.

Устройство, специализированное на выполнении операций, связанных с нейронными сетями и искусственным интеллектом.