Модуль ЦП разделен на три части: комбинационную логику функций, выполняющих операции с битами, элементы памяти (регистры), хранящие биты, и тактовый сигнал, управляющий обновлением элементов памяти. Основная задача ЦП — выполнение инструкций, а для компьютера они в конечном итоге представляют собой серию «0» и «1». ЦП можно логически разделить на три модуля: блок управления, операционный блок и блок хранения, которые соединены через внутреннюю шину ЦП.
ЦП — это тип крупномасштабной интегральной схемы, которая является ядром работы и управления компьютером. Его функция заключается в интерпретации компьютерных инструкций и обработке данных в компьютерном программном обеспечении. Процессор SMIC включает в себя арифметико-логические компоненты, компоненты регистров и компоненты управления и имеет такие функции, как инструкции обработки, выполнение операций, управление временем и обработка данных.
Основные компоненты модуля ЦП следующие:
1. Блок управления
Блок управления — это микросхема управления и контроля всего процессора. Очень важно координировать правильную работу всего компьютера через регистр команд IR, идентификатор декодера команд и контроллер операций OC. Он последовательно извлекает каждую инструкцию из памяти на основе заранее запрограммированной пользователем программы, помещает ее в регистр команд IR и посредством декодирования (анализа) команд определяет операцию, которую необходимо выполнить. Затем операционный контроллер OC отправляет сигналы управления микрооперацией соответствующим компонентам в соответствии с определенным моментом времени. Логика управления OC включает в себя генератор тактовых импульсов, матрицу управления, генератор тактовых импульсов, схему сброса и схему старт-стоп.
2. Операционный блок
Это ядро алгоритма. Он может выполнять арифметические операции (включая базовые операции, такие как сложение и вычитание множителей и их дополнительные операции) и логические операции (включая сдвиги, логические проверки или двоичные сравнения). По сравнению с блоком управления оператор получает инструкции от блока управления и принимает меры. Другими словами, все операции, выполняемые операционным блоком, управляются управляющими сигналами, посылаемыми блоком управления, поэтому он является исполнительной частью.
3. Единица хранения
Блок хранения модуля ЦП включает в себя встроенный кэш ЦП и группу регистров, которые являются местами временного хранения данных в ЦП. Он сохраняет данные, ожидающие обработки или уже обработанные. Время, необходимое процессору для доступа к регистрам, короче, чем время, необходимое для доступа к памяти. Используя регистры, можно уменьшить количество обращений ЦП к памяти, тем самым повышая скорость работы ЦП. Однако из-за ограничений по площади чипа и интеграции емкость группы регистров невелика. Группы регистров можно разделить на специальные регистры и общие регистры. Функция выделенных регистров фиксирована, а соответствующие данные хранятся отдельно. Универсальные регистры широко используются и могут задаваться программистами. Количество регистров общего назначения варьируется в зависимости от микропроцессора.