Читать «Архитектура компьютера» онлайн - страница 59

Команды второго типа вызывают два операнда из регистров, помещают их во входные регистры АЛУ, выполняют над ними какую-нибудь арифметическую или логическую операцию и переносят результат обратно в один из реги-

Рис. 2.2. Тракт данных обычной фон-неймановской машины

стров. Этот процесс называется циклом тракта данных. В какой-то степени он определяет, что может делать машина. Современные компьютеры оснащаются несколькими АЛУ, работающими параллельно и специализирующимися на разных функциях. Чем быстрее происходит цикл тракта данных, тем быстрее компьютер работает.

Выполнение команд

Центральный процессор выполняет каждую команду за несколько шагов. Он делает следующее:

1. Вызывает следующую команду из памяти и переносит ее в регистр команд.

2. Меняет положение счетчика команд, который после этого указывает на следующую команду¹.

3. Определяет тип вызванной команды.

4. Если команда использует слово из памяти, определяет, где находится это слово.

5. Переносит слово, если это необходимо, в регистр центрального процессора .

6. Выпоси 1яет команду.

7. Переходит к 0агу 1, чтобы ^ачать выпоё^е^ие сёедующей комавды.

Такая последовательность 0агов (выборка — декодирование — иcпoё^e^иe) явёяется основой работы всех компьютеров.

Описание работы центрального процессора можго представить в виде программы. В .■|истинге 2.1 приведе^а такая программа-интерпретатор ^а языке Java. В описываемом компьютере есть два регистра: счетчик комавд (PC) с адресом сёедующей комавды и аккумуёятор (AC), в котором хра^ятся резуёьтаты арифметических операций. Кроме того, имеются в^утре^^ие регистры, в которых хранится текущая комавда (instr), тип текущей комавды (instr_type), адрес опе-равда комавды (data_loc) и сам операвд (data). Каждая комавда содержит оди^ адрес ячейки памяти. В ячейке памяти хранится операвд — ^апример, фрагмент данных, который ^уж^о добавить в аккумуёятор.

Листинг 2.1. Интерпретатор для простого компьютера (на языке Java)

public class Interp{

static int PC; // PC содержит адрес следующей команды

static int AC; // Аккумулятор, регистр для арифметики

static int instr; // Регистр для текущей команды

static int instr_type; // Тип команды (код операции)

static int data_loc; // Адрес данных или -1, если его нет

static int data; // Текущий операнд

static boolean run_bit = true; // Бит, который можно сбросить,

// чтобы остановить машину

public static void interpret(int memory[], int starting_address{ // Эта процедура интепретирует программы для простой машины, // которая содержит команды только с одним операндом из // памяти. Машина имеет регистр АС (аккумулятор). Он // используется для арифметических действий - например, // команда ADD суммирует число из памяти с АС. Интерпретатор // работает до тех пор, пока не будет выполнена команда // HALT, вследствие чего бит run_bit поменяет значение на // false. Машина состоит из блока памяти, счетчика команд, бита // run bit и аккумулятора AC. Входные параметры представляют собой // копию содержимого памяти и начальный адрес.