Bestandteile eines
Mikroprozessors
· Bussystem: Durch das Bussystem erfolgt die
Kommunikation zwischen den Komponenten, man unterscheidet:
· Rechenwerk: Das Rechenwerk ist für die Ausführung von Berechnungen (Addieren, …) oder logischer Operationen (Vergleiche, …) zuständig.
· Register: Register sind sehr schnelle Datenspeicher die sowohl vom Rechenwerk (Zwischenspeicherung Ergebnisse, …), als auch vom Steuerwerk (Speicherung des aktuellen Befehls, …) verwendet werden.
Das wichtigste Register ist der Befehlszähler. Dort steht die Speicheradresse jenes Befehls, der als nächster ausgeführt werden soll.
· Steuerwerk: Das Steuerwerk regelt die zeitlichen Abläufe im Rechner, d.h. es liest die Befehle aus dem Arbeitsspeicher, interpretiert die Befehle anhand einer internen Befehlstabelle und erzeugt Signale die zur Steuerung des Rechenwerks verwendet werden, bestimmen, ob vom Arbeitsspeicher gelesen oder in den Arbeitsspeicher geschrieben wird festlegen, welche Komponenten in welchen Bus schreiben bzw. von welchem Bus lesen.
Ablauf Von-Neumann-Zyklus:
1.: Befehl holen:
Das Steuerwerk sieht im Register (Befehlszähler) nach, an welcher Speicheradresse der nächste Befehl wartet.Der Befehl wird aus dem Speicher gelesen und ins Befehlsregister geladen
2.: Befehl dekodieren:
Der geladene Befehl wird in einer internen Befehlstabelle nachgeschlagen und in Steueranweisungen übersetzt. Gleichzeitig wird der Befehlszähler auf eine neue Position gesetzt
3.: Operanden holen:
Manche Befehle erfordern, dass zum Arbeiten zusätzliche Daten aus dem Arbeitsspeicher geladen werden. Man nennt diese "Operanden der Befehle" (z.B. braucht eine Addition mindestens zwei Operanden)
4.: Befehl ausführen:
Notwendige Daten stehen bereit, Befehl kann ausgeführt werden, wie z.b.:
• Arithmetische Befehle: vor allem Grundrechnungsarten
• Logische Befehle: Vergleiche wie >, <, =, … oder Verknüpfungen (AND, OR, XOR, …)
• Transportbefehle: zum Speichern und Laden von Daten, …
- Datenbus: Im Datenbus werden Daten unterschiedlicher Länge übertragen.
- Adressbus : Im Adressbus werden Adressen des Arbeits-speichers, aus denen gelesen oder in die geschrieben wird, übertragen.
- Steuerbus: Über den Steuerbus werden schließlich Steuersignale an die anderen Komponenten des Systems übertragen (z.B. Zugriff auf Festplatte).
· Rechenwerk: Das Rechenwerk ist für die Ausführung von Berechnungen (Addieren, …) oder logischer Operationen (Vergleiche, …) zuständig.
· Register: Register sind sehr schnelle Datenspeicher die sowohl vom Rechenwerk (Zwischenspeicherung Ergebnisse, …), als auch vom Steuerwerk (Speicherung des aktuellen Befehls, …) verwendet werden.
Das wichtigste Register ist der Befehlszähler. Dort steht die Speicheradresse jenes Befehls, der als nächster ausgeführt werden soll.
· Steuerwerk: Das Steuerwerk regelt die zeitlichen Abläufe im Rechner, d.h. es liest die Befehle aus dem Arbeitsspeicher, interpretiert die Befehle anhand einer internen Befehlstabelle und erzeugt Signale die zur Steuerung des Rechenwerks verwendet werden, bestimmen, ob vom Arbeitsspeicher gelesen oder in den Arbeitsspeicher geschrieben wird festlegen, welche Komponenten in welchen Bus schreiben bzw. von welchem Bus lesen.
Ablauf Von-Neumann-Zyklus:
1.: Befehl holen:
Das Steuerwerk sieht im Register (Befehlszähler) nach, an welcher Speicheradresse der nächste Befehl wartet.Der Befehl wird aus dem Speicher gelesen und ins Befehlsregister geladen
2.: Befehl dekodieren:
Der geladene Befehl wird in einer internen Befehlstabelle nachgeschlagen und in Steueranweisungen übersetzt. Gleichzeitig wird der Befehlszähler auf eine neue Position gesetzt
3.: Operanden holen:
Manche Befehle erfordern, dass zum Arbeiten zusätzliche Daten aus dem Arbeitsspeicher geladen werden. Man nennt diese "Operanden der Befehle" (z.B. braucht eine Addition mindestens zwei Operanden)
4.: Befehl ausführen:
Notwendige Daten stehen bereit, Befehl kann ausgeführt werden, wie z.b.:
• Arithmetische Befehle: vor allem Grundrechnungsarten
• Logische Befehle: Vergleiche wie >, <, =, … oder Verknüpfungen (AND, OR, XOR, …)
• Transportbefehle: zum Speichern und Laden von Daten, …