1. procesorovy podsystem

1.Tema- Procesorový Podsystém

Procesor- je to časť systému  určená na postupné spracúvanie určitých vstupov na výstupy. Presnejšia definícia znie, že je to subsystém systému spracovania dát, ktorý prijíma informácie zakódované predtým vstupným subsystémom, a ktorý údaje potom spracováva a odosiela na výstupný subsystém, kde sa opäť dekódujú na informáciu.

Rozlišujeme procesory

v hardvéri, napríklad:

centrálny procesor (CPU)

matematický koprocesor (FPU)

grafický procesor (GPU)

zvukový procesor

DSP

špecializované vstupné a výstupné procesory

Časti procesora -Riadiaca jednotka

      -Aritmeticko-logická jednotka

Základne parametre

Taktovacia frekvencia

Šírka spracovaného slova

Počet a veľkosť pracovných registrov

RISC vs  CISC

predstavujú dve rozdielne architektúry CPU (Central Procesor Unit) - centrálna procesorová jednotky. CISC (Complex Instruction Set Computer) má inštrukčný súbor s takými inštrukciami, ktoré pod jedným operačným kódom vykonajú zložité operácie s variabilitou rôznych adresovacích módov. Toto sa vykonáva za cenu spracovania týchto inštrukcií v strojových cykloch. Druhá koncepcia RISC (Reduced Instruction Set Computer) je založená na predpoklade, že frekvencia používania niektorých zložitých inštrukcií je tak malá, že sa neoplatí pre nich plytvať plochou na čipu a v prípade potreby sú nahradené postupnosťou jednoduchých inštrukcií. Istrukční sada obsahuje malý počet jednoduchých inštrukcií (cca 30). Vďaka tomu sú jednoduchšie riadiace obvody CPU a skracuje sa doba spracovania inštrukcií. Riadiace obvody u CISC-architektúry zaberajú na čipu približne 60% miesta, kdežto u RISC-architektúry je to iba 6-10% a výkon inštrukcie s výnimkou komunikácie s pamäťou je jeden strojový cyklus. Pre dosiahnutie čo najvyššej rýchlosti obmedzené prístupy do pamäte sa u RISC-architektúry ušetrené miesto na čipe využije pre súbory registrov, ku ktorým je jednocyklový prístup.

Priamy prístup do pamäte – DMA

priamy prístup do pamäte (anglicky  direkt memory Access, skrátene DMA) je funkcia v počítači, ktorá umožňuje určitému hardvérovému subsystému počítača používať systémovú pamäť pre čítanie a zápis nezávisle na hlavnom procesore (CPU). DMA je využívaná viacerými komponentmi počítača (napr. radič pevného disku, grafická karta, sieťová karta , zvuková karta ...). Počítačový systém obsahujúci kanály DMA môže presúvať dáta z a do komponentu s výrazne nižším zaťažením procesora (CPU), ako počítače bez DMA. Nevýhodou takéhoto prenosu je nemožnosť predspracovania prenášaných dát.

Prerušovači systém

NMI - (Non Mascable Interrupt) nemaskovateľné prerušenie sa používa na signalizovanie “katastrofických “ udalostí ako je napríklad náhly pokles napájacieho napätia alebo chyba parity operačnej pamäti či zbernice. Tento vývod procesora je teda určený pre prerušenia, ktoré nie je možné zakázať.

INTR - (Mascable Interrupt) maskovateľné prerušenie, resp. vývod INTR tohto zakázateľného prerušenie je väčšinou budený ďalším obvodom - programovateľným kontrolórom prerušenia - (PIC - Priority Interrupt Controller) typu 8259A. Obsluhu tohto prerušenia možno programovo zakázať vynulovaním bitu IF (Interrupt Flag) v príznakovom registri procesora. Pokiaľ je IF = 0 procesor prerušenie ignoruje. Povinnosťou kontroléra  PIC je udržať informáciu o aktívnej požiadavke na prerušenie do doby keď sa uvoľní bit IF = 1 a procesor môže vo vhodnom okamihu akceptovať požiadavku na prerušenie tak, že vyšle 2 zbernicové cykly v doprovode so signálom INTA (Interrrupt Asknowledge ). Počas druhého z cyklov INTA uloží PIC na dátovú zbernicu číslo vektora prerušenia, na základe ktorého sa vykoná príslušná rutina z adresy podľa tabuľky vektorov prerušení. Po začatí obsluhy prerušenia je automaticky zakázaný príjem ďalšieho prerušenia. V prípade ak sa požaduje príjem ďalších vnorených prerušení možno ich prístup odblokovať programovo pomocou príznakového bitu IF.

Možnosť zvyšovania výkonu procesora

Pipelining- čiže zreťazené spracovanie, či prekrývanie strojových inštrukcií. Základnou myšlienkou je rozdelenie spracovanie jednej inštrukcie medzi rôzne časti procesora a tým aj dosiahnutie možnosti spracovávať viac inštrukcií naraz.

Fázy spracovania je rozdelená minimálne na 2 úseky:

Načítanie a dekódovanie inštrukcie

Prevedenie inštrukcie a prípadné uloženie výsledku

To viedlo k vytvoreniu procesoru zloženého z dvoch spolupracujúcich subprocesorov (skalárne architektúra), kde každá časť realizuje danú fázu spracovania. Procesor má časti - EÚ (Execution Unit) a BIU (Bus Interface Unit). Zreťazenie sa stále vylepšuje au novších procesorov sa už môžeme stretnúť stále s viac reťazci rozpracovaných informácií (viac pipelines). Z toho vyplýva, že je možné dokončiť viac, ako 1 inštrukciu za 1 hodinový cyklus (takt procesora).

Viacprocesorové systémy

systémy obsahujúce viacero samostatných procesorov usporiadaných takým spôsobom, že na ňom možno prevádzkovať viac procesov naraz.

Procesory sú od seba nezávislé a paralelne pracujú na riešení čiastkových úloh. Každý pracuje s vlastným tokom údajov a vlastnými inštrukciami .Sú nezávislé programovateľné.

Výhody -vysoká spoľahlivosť a možnosť rekonfiguracie pri výpadku niektorého s procesorov.

Intel je na to oveľa lepšie ako AMD . Intel znamená kvalitu a výkon AMD robia procesory lacnejšie ale sú menej spoľahlivé a výkone a AMD je na tom aj lepšie s cenami.