Процессоры


Предыдущая | Следующая

Процессоры
Компьютер становится компьютером благодаря микропроцессору, который все чаще называется просто процессором или ЦП. Без процессора компьютера нет. Процессор может быть компьютером сам по себе без всяких других схем. Процессор — это сердце любого компьютера.
Процессор по своей природе является роботом. Он обладает массой возможностей, но не сделает ничего, если ему не сообщить, что делать. Указания для него содержатся в памяти, например в ПЗУ. ПЗУ хранит так называемую операционную систему, которая является программой для работы процессора. Без операционной системы процессор и компьютер бесполезны.
Так что же делает процессор? Оказывается, он делает не так много. Однако те несколько работ, которые он выполняет, можно использовать для расширения возможностей нашего мозга. Так как наш мозг может управлять чем угодно, эти несколько работ настолько важны, что их трудно переоценить. Все работы, которые выполняет процессор, невозможно перечислить.
Прежде всего, процессор может с помощью группы линий выбрать определенные ячейки (регистры) памяти (рис. 6.3) и передать в эти ячейки (регистры) группу битов данных по линиям данных, т.е. сохранять цифровые биты в регистрах памяти. Эта операция называется записью в память. Когда биты находятся в памяти, процессор может получить копию битов и загрузить их в свои регистры. Такая операция называется считыванием из памяти.

 

Кроме записи битов в память, процессор может записать эти биты в микросхему ввода-вывода. После этого микросхема может вывести биты в периферийное устройство, например принтер или дисковый накопитель. Процессор может также считать биты из микросхемы ввода-вывода. При этом сама микросхема может взять эти биты из периферийного устройства, например клавиатуры или кассетного магнитофона.
Считывание и запись битов (рис. 6.4) напоминают действия нашего мозга. Вы можете считать информацию через такой механизм ввода, как глаза. Вы можете записать информацию с помощью пальцев. Вы можете также сообщить информацию звуком. Если вы сидите и размышляете, вы можете считать информацию, хранящуюся в вашей памяти, а затем записать любые выводы в свою память. Компьютер просто повторяет вашу обычную мыслительную деятельность. Ваш «персональный компьютер в голове» непрерывно выполняет такую работу.
Кроме проведения операций считывания и записи, процессор компьютера должен обрабатывать цифровые биты, когда они находятся внутри его. В процессоре есть набор схем, которые могут проводить математические и логические манипуляции цифровыми битами. Ничего таинственного в этих манипуляциях нет. Вы всегда можете проделать их с карандашом и бумагой. Самое ценное, чем обладает компьютер, это скорость, с которой он выполняет вычисления. За несколько мгновений он может сделать то, на что вам потребуются месяцы при работе с карандашом и бумагой. Действия компьютера измеряются миллиардными долями секунды. К счастью, поиск неисправностей и ремонт часто не касаются таких поразительных скоростей. Многие тесты выполняются, когда компьютер выключен или простаивает.
Типичный 40-контактный процессор на первый взгляд представляется громоздким и очень сложным. Однако при подробном рассмотрении оказывается, что многие контакты выполняют одни и те же функции. Например, на схеме процессора (см. рис. 6.4) есть восемь контактов, обозначенных D7 —DO, которые образуют шину данных. По этим линиям восемь битов передаются в память и регистры ввода-вывода или из них. Все микросхемы памяти и ввода-вывода подключены к линиям D7-—DO. Они занимают восемь из 40 контактов процессора (рис. 6.5).
На схеме (см. рис. 6.3) есть 16 контактов, обозначенных А15—АО и образующих шину адреса. Они подключены к тем же микросхемам, что и шина данных. По шине адреса в память и микросхемы ввода-вывода передаются двухбайтовые адреса. Шина адреса открывает адресованный регистр, а остальные регистры оставляет закрытыми. По шине данных можно передать байт данных только в регистр, открытый шиной адреса, или из этого регистра. Таким образом, две шины занимают 24 контакта из 40.
Еще два контакта требуются для подачи на процессор питания. Обычно на один из них подается напряжение + 5 В, а второй заземляется. Часто некоторые из оставшихся контактов не задействованы. Если, например, не используются четыре контакта, то оказались не рассмотренными всего десять контактов. Они применяются для управления действиями процессора.
Два или три контакта отводятся для прерываний, а еще два или три подключаются к генератору синхронизации. Другие контакты осуществляют специальное управление, например включают и выключают процессор и позволяют ему включать или выключать удаленные устройства. Обычно имеется также контакт сброса для очистки регистров процессора в некоторых ситуациях. Конкретные детали этих операции рассмотрены в этой главе, а также в главах 13—17.

 

 Поиск и устранение неисправностей в персональных компьютерах