Для чего нужен аккумулятор в микропроцессоре

Аккумулятор (регистр процессора)

Микропроцессор с аккумуляторной архитектурой или 1-операндная машина отличается тем, что даже если в нём имеется несколько регистров, результат большинства команд сохраняется в специальном регистре, называемом «аккумулятором». Это упрощает реализацию архитектуры и уменьшает размеры машинного кода. Исторически практически все первые микропроцессоры были аккумуляторными машинами, и в настоящее время многие популярные однокристальные микроконтроллеры (68HC12, PIC, 8051) являются аккумуляторными машинами.

Современные процессоры, обычно, являются 2-х и 3-х операндными машинами, то есть машинами, в которых источники и приёмники данных (регистры, память) указываются с помощью дополнительных операндов команд.

Процессор может иметь несколько аккумуляторов: в процессоре 8051 имеется два, основной A и вторичный B, причём второй используется при операциях умножения и деления.

Буква «A» от «accumulator» сохранилась в названии регистров AX, EAX, RAX.

Связанные понятия

Не путайте с ECC памятью, хотя регистровые модули всегда используют ECC.Регистровая память (англ. Registered Memory, RDIMM, иногда buffered memory) — вид компьютерной оперативной памяти, модули которой содержат регистр между микросхемами памяти и системным контроллером памяти. Наличие регистров уменьшает электрическую нагрузку на контроллер и позволяет устанавливать больше модулей памяти в одном канале. Регистровая память является более дорогой из-за меньшего объема производства и наличия дополнительных.

Небольшая печатная плата, на которой размещены микросхемы запоминающего устройства, обычно ОЗУ.

Упоминания в литературе

Связанные понятия (продолжение)

В области телекоммуникаций и информатике параллельным соединением называют метод передачи нескольких сигналов с данными одновременно по нескольким параллельным каналам. Это принципиально отличается от последовательного соединения; это различие относится к одной из основных характеристик коммуникационного соединения.

Разъём центрального процессора — гнездовой или щелевой разъём (гнездо) в материнской плате, предназначенный для установки в него центрального процессора. Использование разъёма вместо непосредственного припаивания процессора на материнской плате упрощает замену процессора для модернизации или ремонта компьютера, а также значительно снижает стоимость материнской платы.

В программировании, ассемблерной вставкой называют возможность компилятора встраивать низкоуровневый код, написанный на ассемблере, в программу, написанную на языке высокого уровня, например, Си или Ada. Использование ассемблерных вставок может преследовать следующие цели.

Многопользовательское, мультерминальное или терминальное решение позволяет организовать на базе одного компьютера несколько независимых мест — терминалов — с возможностью одновременной работы.

Источник

Аккумулятор (регистр процессора)

Аккумулятор (регистр процессора) —- регистр, в котором сохраняются непосредственные результаты выполнения арифметических и логических команд. Альтернативными методами для сохранения результата являются использование регистров общего назначения или оперативной памяти.

Микропроцессор с аккумуляторной архитектурой или 1-операндная машина отличается тем, что даже если в нём несколько регистров, результат большинства операций сохраняется в специальном регистре, который называется «аккумулятор». Это упрощает как реализацию архитектуры, так и сокращает размеры машинного кода. Исторически практически все первые микропроцессоры были аккумуляторными машинами, и сейчас многие популярные однокристальные микроконтроллеры (68HC12, PIC, 8051) — это аккумуляторные машины.

Современные CPU обычно являются 2-х и 3-х операндными машинами — в которых дополнительные операнды указывают между какими из регистров общего назначения осуществляются вычисления.

Процессор может иметь несколько аккумуляторов: в 8051 имеется два, основной A и вторичный B, причем второй используется при операциях умножения и деления.

См. также

Полезное

Смотреть что такое «Аккумулятор (регистр процессора)» в других словарях:

Регистр процессора — Эта статья включает описание термина «IP»; см. также другие значения. Регистр процессора блок ячеек памяти, образующий сверхбыструю оперативную память (СОЗУ) внутри процессора; используется самим процессором и большой частью недоступен… … Википедия

Аккумулятор (значения) — Аккумулятор (лат. accumulator собиратель, от лат. accumulo собираю, накопляю) устройство для накопления энергии с целью её последующего использования. Автомобильный аккумулятор аккумуляторная батарея, используемая на автомобильном… … Википедия

Регистр (вычислительная техника) — Регистр процессора сверхбыстрая память внутри процессора, предназначенная прежде всего для хранения промежуточных результатов вычисления (регистр общего назначения/регистр данных) или содержащая данные, необходимые для работы процессора … … Википедия

Регистр (цифровая техника) — У этого термина существуют и другие значения, см. Регистр. 4 х разрядный сдвиговый регистр, преобразователь последовательного кода в параллельный и обратно Регистр последовательное или параллельное … Википедия

Регистр (в вычислит. технике) — 4 х разрядный сдвиговый регистр, преобразователь последовательного кода в параллельный и обратно Регистр последовательностное логическое устройство, используемое для хранения n разрядных двоичных слов (чисел) и выполнения преобразований над ними … Википедия

Регистр устройства — 4 х разрядный сдвиговый регистр, преобразователь последовательного кода в параллельный и обратно Регистр последовательностное логическое устройство, используемое для хранения n разрядных двоичных слов (чисел) и выполнения преобразований над ними … Википедия

Регистры процессора — Регистр процессора сверхбыстрая память внутри процессора, предназначенная прежде всего для хранения промежуточных результатов вычисления (регистр общего назначения/регистр данных) или содержащая данные, необходимые для работы процессора … … Википедия

РОН (электроника) — Регистр процессора сверхбыстрая память внутри процессора, предназначенная прежде всего для хранения промежуточных результатов вычисления (регистр общего назначения/регистр данных) или содержащая данные, необходимые для работы процессора … … Википедия

Цифровой сигнальный процессор — (англ. Digital signal processor, DSP; сигнальный микропроцессор, СМП; процессор цифровых сигналов, ПЦС) специализированный микропроцессор, предназначенный для цифровой обработки сигналов (обычно в реальном масштабе времени) … Википедия

Арифметическо-логическое устройство — Эта статья или раздел нуждается в переработке. Пожалуйста, улучшите статью в соответствии с правилами написания статей … Википедия

Источник

Батарейка на материнской плате компьютера — функции и характеристики

Материнская плата является центром управления компьютером. Ее конструкция включает множество компонентов, связанных друг с другом. Большая часть пользователей, которые хоть раз разбирали компьютер, знакомы только с основными элементами «материнки»: южным и северным мостами, гнездом под процессор и слотом под видеокарту. Более опытные юзеры различаются и другие элементы: цепи питания, коннекторы, транзисторы и т.д. Есть там и источник питания. Зачем нужна батарейка для материнской платы, каковы ее функции и как подобрать замену – в статье.

Батарейка на материнской плате компьютера необходима для питания БИОСа.

Зачем нужна батарейка на материнской плате ПК

Те, у кого есть компьютер, игровой или рабочий, хотя бы раз сталкивались или даже меняли настройки BIOS. Причем есть BIOS и CMOS – и между ними существенная разница. БИОС, как система ввода-вывода, является программной оболочкой. Через нее пользователь видит состояние компьютера, меняет определенные настройки (например, задает диск, с которого будет запускаться система). По сути, BIOS – это программа.

CMOS – набор микросхем на «материнке» – память, где хранятся все настройки, заданные в БИОС. Она, в отличие от того же жесткого диска, энергозависима, то есть работает от источника питания. Если его не будет – параметры БИОС просто не сохранятся (компьютер в лучшем случае запустится с базовыми настройками). Источником питания и служит батарейка на материнской плате.

Сама по себе она долговечна (в упаковке хранится до 20 лет). Производители разные, как и качество, и будучи установленной в компьютер, она легко проработает 10 лет. В то же время специалисты рекомендуют менять источник питания каждые 5 лет – чтобы ПК работал стабильней. Если этого не делать, напряжение «скачет», что отражается на работоспособности операционной системы.

Многие интересуются, может ли компьютер работать, если в материнской плате не будет стоять батарейка. Тут все зависит от производителя оборудования. На некоторых моделях из-за отсутствия источника питания при загрузке ПК появляется уведомление, мол дальнейший запуск невозможен (появляется ошибка – CMOS Battery Failed). На других моделях ограничений нет – компьютер запустится, но, как минимум, собьется системное время. Если из БИОСа не получится выгрузить настройки, система неправильно определит диск, с которого должна запускаться ОС.

Какую батарейку ставят на материнскую плату

Обычно это литиевый источник питания, маркирующийся как CR2032, но использоваться могут и другие. Батарейка долговечна и устойчива к перепадам температуры, что актуально для новых игровых компьютеров.

Размеры

Неважно, какой тип батареи – литиевая, серебряно-цинковая, щелочная или воздушно-цинковая, ее диаметр стандартен – 20 мм. А вот высота зависит от производителя и параметра энергоемкости. Есть «плоские», высотой от 2.3 мм и обычные – 3.2 мм. Ничего страшного, если в наличии плоская – она легко ставится, только надо закрепить ее понадежней.

Размеры батареек для материнской платы.

Емкость

Батарея круглого типа CR2032, установленная по умолчанию, имеет наибольшую энергоемкость – порядка 230 мА. Но подойдут к материнской плате и другие модели:

Маркировка указана на корпусе источника питания. Проще всего подбирать замену по примеру – берут отработанную батарейку и идут с нею в магазин. Рекомендуется, чтобы емкость была больше – так изделие проработает дольше.

Напряжение

Что у «толстой» CR2032, что у остальных, этот параметр – 3 В.

Напряжение батарейки CR2032.

Срок службы

Средний срок эксплуатации – 5 – 7 лет. Многое зависит от производителя. На рынке встречаются «no name» изделия, они дешевые, но и работают куда меньше положенного, соответственно, экономией это назвать сложно.

Признак, что пора искать замену – на компьютере сбивается дата и время. Можно не запасаться источниками питания – продаются они во многих магазинах.

Проверка батарейки

Независимо от того, какая установлена модель, проверяется она прибором, замеряющим силу тока, напряжение, энергоемкость и иные параметры – мультиметром. Прибор легко найти в продаже, причем как дешевый, так и подороже (зависит от сборки, производителя и типа). Обзаведясь мультиметром, приступают непосредственно к проверке, которую можно разделить на два этапа:

Если прибора под рукой нет, есть ряд признаков, указывающий, что батарейка села:

Тест простой, и на его основе делается вывод – заменять или нет.

Процесс замены

Процедура несложная, не требующая особых умений и навыков. Порядок действий:

При замене источника питания сбрасываются настройки BIOS, поэтому если они важны, лучше переписать.

Батарейка на матплате питает память CMOS – без нее компьютер не сможет запуститься с настройками, заданными в BIOS. Стоит элемент питания немного, а его замена не вызывает сложностей. Да и процедура эта требуется как минимум раз в 3 – 5 лет.

Источник

Принцип работы микропроцессора

Что такое микропроцессоры, сегодня знает каждый.

Это одно из самых интересных технологических новшеств в электронике после появления транзистора в 1948 году.

Чудо-устройства не только начали революцию в области цифровой электроники, но и проникли почти во все сферы жизни человека. Они применяются в сложнейших управляющих контроллерах, оборудовании диспетчерского управления, в простых игровых автоматах и даже игрушках.

Что такое микропроцессоры?

Компьютер, большой и не очень, функционально (в упрощенной форме) может быть представлен в виде блок-схемы, состоящей из трех основных частей:

Микропроцессор является интегральной схемой, предназначенной для работы в качестве ЦПУ микрокомпьютера.

Принцип действия

Назначение микропроцессора заключается в считывании каждой команды из памяти, ее декодировании и выполнении.

ЦПУ обрабатывает данные согласно инструкциям программы в форме логических и арифметических операций. Информация извлекается из памяти или поступает из устройства ввода, и результат обработки сохраняется в памяти или доставляется на соответствующее устройство вывода так, как это указано в командах. Вот что такое микропроцессоры. Для выполнения всех указанных функций у них имеются различные функциональные блоки.

Такая внутренняя или организационная структура ЦПУ, определяющая его работу, называется его архитектурой.

Типичная схема устройства микропроцессора представлена ниже.

Микрокомпьютер оперирует двоичным кодом. Бинарная информация представлена двоичными цифрами, называемыми битами. Группа битов образует машинное слово (их количество зависит от конкретной реализации). Обычные размеры слова равны 4, 8, 12, 16, 32 и 64 бит. Байт и полубайт представляют собой набор из 8 и 4 бит соответственно.

Шины соединяют различные блоки устройства и позволяют им обмениваться машинными словами. Они выполнены в виде отдельного провода для каждого бита, что позволяет обмениваться всеми разрядами машинного слова одновременно. Обработка информации в ЦПУ также происходит параллельно. Таким образом, шины могут рассматриваться как магистрали передачи данных. Их ширина определяется количеством составляющих их сигнальных линий. По адресной шине ЦПУ передает адрес устройства ввода-вывода или ячейки памяти, к которой он хочет получить доступ. Этот адрес принимается всеми устройствами, подключенными к процессору. Но реагирует на него только то, которому был адресован запрос. Шина данных служит для отправки и приема информации из устройств ввода-вывода и памяти, в т. ч. команд. Очевидно, что она является двунаправленной, а адресная – однонаправленной. Шина управления используется для передачи и приема сигналов управления между микропроцессором и различными элементами системы.

Арифметико-логическое устройство и внутренние регистры

Представляет собой комбинационную сеть, которая выполняет логические и арифметические операции над данными.

В состав микропроцессора обычно входит и ряд регистров. Они используются для временного хранения команд, данных и адресов во время выполнения программы. Например, у микропроцессора Intel 8085 имеется 8-битный аккумулятор (Acc), 6 8-битных регистров общего назначения (B, C, D, E, H и L), 8-разрядный регистр команд (IR), в котором хранится следующая исполняемая инструкция, 16-битный программный счетчик с адресом следующей команды, которую необходимо выбрать из памяти в IR, 16-битный указатель стека, регистр флагов, который сигнализирует о выполнении определенных условий, возникающих во время выполнения логических и арифметических операций, и некоторые другие специальные регистры для внутренних процессов, доступа к которым у программиста нет.

Декодер, блок управления и память

Расшифровывает каждую команду и управляет внешними и внутренними блоками, обеспечивая правильную логическую работу системы.

Для сохранения команд, данных и результатов вычислений требуется наличие полупроводниковых запоминающих устройств. Программа записывается в память, подключенную к микропроцессору через адресную шину и шины данных и управления (подобно устройствам ввода-вывода).

Интерфейс

Если к ЦПУ необходимо подключить одно или несколько устройств ввода-вывода, то возникает необходимость в соответствующем интерфейсе. Он выполняет следующие 4 функции:

Передача информации

Обмен данными, который происходит между периферийным устройством и микрокомпьютером, относятся либо к их программной передаче, либо к прямому доступу к памяти.

В первом случае загруженная программа запрашивает систему ввода-вывода на передачу данных микропроцессору или из него. Как правило, информация поступает в аккумулятор, хотя другие внутренние регистры могут также участвовать. Программная передача обычно используется при пересылке небольшого объема данных относительно медленными устройствами ввода-вывода, например, периферийным умножителем, периферийным АЛУ и т. д. В таких случаях трансфер обычно производится пословно.

Прямой доступ к памяти или захват циклов контролируется периферийным устройством. При этом системой ввода-вывода принудительно задерживает работа микропроцессора, пока пересылка не будет завершена. Поскольку процесс контролируется аппаратно, интерфейс сложнее, чем требуется для программной передачи данных. Используется при необходимости переслать большой блок информации, например, из таких периферийных хранилищ, как гибкие диски и высокоскоростной картридер.

Интерфейсные устройства

Для разработки пользовательских интерфейсов доступно обширное аппаратное обеспечение. К нему относятся мультиплексоры и демультиплексоры, линейные драйверы и приемники, буферы, стабильные и моностабильные мультивибраторы, триггер-защелки, вентильные схемы, сдвиговые регистры и т. д. Есть и более сложные программируемые интерфейсы, функции которых можно изменить командой микропроцессора. Эти интерфейсы могут быть общего или специального назначения.

Языки программирования

Поскольку компьютер может хранить и обрабатывать информацию в двоичной форме, команды для подачи на машину должны быть представлены в двоичном формате. В таком виде программа является машинным языком.

На языке ассемблера команды, включая места хранения, представлены буквенно-цифровыми символами, называемыми мнемоническими. По сравнению с машинным языком их использование значительно облегчает написание программ. Однако если программа написана на таком мнемоническом языке, она должна быть переведена в инструкции, понятные машине, чтобы их можно было хранить и выполнять в микрокомпьютере. В основном одна команда ассемблера транслируется в одну команду машинного языка.

Писать программы на ассемблере очень утомительно и требует много времени. Поэтому широкое распространение получили языки высокого уровня, такие как Fortran, Cobol, Algol, Pascal, которые можно затем перевести на язык машины. В этом случае одному оператору обычно соответствует несколько инструкций машинного языка.

Набор команд микрокомпьютера

Основные характеристики микропроцессора также определяются набором инструкций.

Обычно он состоит из 5 групп:

Инструкции, которые хранятся вместе с данными в памяти, могут иметь длину в 1 или несколько байт. Длинные команды хранятся в последовательных ячейках памяти, причем адрес первого байта всегда используется как адрес всей команды. Кроме того, первый байт всегда является кодом операции.

Память микропроцессора

Знакомство с подробностями, касающимися компьютерной памяти и ее иерархии помогут лучше понять содержание этого раздела.

Выше мы писали о шинах (адресной и данных), а также о каналах чтения (RD) и записи (WR). Эти шины и каналы соединены с памятью: оперативной (ОЗУ, RAM) и постоянным запоминающим устройством (ПЗУ, ROM). В нашем примере рассматривается микропроцессор, ширина каждой из шин которого составляет 8 бит. Это значит, что он способен выполнять адресацию 256 байт (два в восьмой степени). В один момент времени он может считывать из памяти или записывать в нее 8 бит данных. Предположим, что этот простой микропроцессор располагает 128 байтами ПЗУ (начиная с адреса 0) или 128 байтами оперативной памяти (начиная с адреса 128).

Модуль постоянной памяти содержит определенный предварительно установленный постоянный набор байт. Адресная шина запрашивает у ПЗУ определенный байт, который следует передать шине данных. Когда канал чтения (RD) меняет свое состояние, модуль ПЗУ предоставляет запрошенный байт шине данных. То есть в данном случае возможно только чтение данных.

Из оперативной памяти процессор может не только считывать информацию, он способен также записывать в нее данные. В зависимости от того, чтение или запись осуществляется, сигнал поступает либо через канал чтения (RD), либо через канал записи (WR). К сожалению, оперативная память энергозависима. При отключении питания она теряет все размещенные в ней данные. По этой причине компьютеру необходимо энергонезависимое постоянное запоминающее устройство.

Более того, теоретически компьютер может обойтись и вовсе без оперативной памяти. Многие микроконтроллеры позволяют размещать необходимые байты данных непосредственно в чип процессора. Но без ПЗУ обойтись невозможно. В персональных компьютерах ПЗУ называется базовой системой ввода и вывода (БСВВ, BIOS, Basic Input/Output System). Свою работу при запуске микропроцессор начинает с выполнения команд, найденных им в BIOS.

Команды BIOS выполняют тестирование аппаратного обеспечения компьютера, а затем они обращаются к жесткому диску и выбирают загрузочный сектор. Этот загрузочный сектор является отдельной небольшой программой, которую BIOS сначала считывает с диска, а затем размещает в оперативной памяти. После этого микропроцессор начинает выполнять команды расположенного в ОЗУ загрузочного сектора. Программа загрузочного сектора сообщает микропроцессору о том, какие данные (предназначенные для последующего выполнения процессором) следует дополнительно переместить с жесткого диска в оперативную память. Именно так происходит процесс загрузки процессором операционной системы.

Инструкции микропроцессора

Даже простейший микропроцессор способен обрабатывать достаточно большой набор инструкций. Набор инструкций является своего рода шаблоном. Каждая из этих загружаемых в регистр команд инструкций имеет свое значение. Людям непросто запомнить последовательность битов, поэтому каждая инструкция описывается в виде короткого слова, каждое из которых отражает определенную команду. Эти слова составляют язык ассемблера процессора. Ассемблер переводит эти слова на понятный процессору язык двоичных кодов.

Приведем список слов-команд языка ассемблера для условного простого процессора, который мы рассматриваем в качестве примера к нашему повествованию:

Английские слова, обозначающие выполняемые действия, в скобках приведены неспроста. Так мы можем видеть, что язык ассемблера (как и многие другие языки программирования) основан на английском языке, то есть на привычном средстве общения тех людей, которые создавали цифровые технологии.

Работа микропроцессора на примере вычисления факториала

Рассмотрим работу микропроцессора на конкретном примере выполнения им простой программы, которая вычисляет факториал от числа «5». Сначала решим эту задачку «в тетради»:

факториал от 5 = 5! = 5 * 4 * 3 * 2 * 1 = 120

На языке программирования C этот фрагмент кода, выполняющего данное вычисление, будет выглядеть следующим образом:

a=1;f=1;while (a 5 the jump to 175 CONB 56 COM7 JG 178 LOADA 129 // f=f*a;9 LOADB 12810 MUL11 SAVEC 12912 LOADA 128 // a=a+1;13 CONB 114 ADD15 SAVEC 12816 JUMP 4 // loop back to if17 STOP

Теперь возникает следующий вопрос: а как же все эти команды выглядят в постоянной памяти? Каждая из этих инструкций должна быть представлена в виде двоичного числа. Чтобы упростить понимание материала, предположим, что каждая из команд языка ассемблера рассматриваемого нами процессора имеет уникальный номер:

Будем считать эти порядковые номера кодами машинных команд (opcodes). Их еще называют кодами операций. При таком допущении, наша небольшая программа в постоянной памяти будет представлена в таком виде:

// Предположим, что a по адресу 128// Предположим, что F по адресу 129Addr машинная команда/значение0 3 // CONB 11 12 4 // SAVEB 1283 1284 3 // CONB 15 16 4 // SAVEB 1297 1298 1 // LOADA 1289 12810 3 // CONB 511 512 10 // COM13 14 // JG 1714 3115 1 // LOADA 12916 12917 2 // LOADB 12818 12819 8 // MUL20 5 // SAVEC 12921 12922 1 // LOADA 12823 12824 3 // CONB 125 126 6 // ADD27 5 // SAVEC 12828 12829 11 // JUMP 430 831 18 // STOP

Как вы заметили, семь строчек кода на языке C были преобразованы в 18 строчек на языке ассемблера. Они заняли в ПЗУ 32 байта.

Источник