Центральный процессор должен упрощать работу со следующими объектами вычислительной системы:

· присваивания и арифметические выражения;

· безусловные переходы;

· условные переходы, логические выражения;

· циклы;

· массивы и другие структуры данных;

· подпрограммы;

· ввод/вывод.

Типичная архитектура центрального процессора, обладающего такими возможностями должна содержать:

· устройство управления для исполнения команд;

набор рабочих регистров для адресации данных и выполнения арифметических операций;

·

· арифметико-логическое устройство (АЛУ) для выполнения арифметических и логических операций;

· секцию управления вводом/выводом.

Под регистром понимается схема для хранения нескольких бит, находящаяся в микропроцессоре.

Рассмотрим эти компоненты на примере микропроцессора 8086. Как было сказано выше, он имеет 20 линий адреса, 16 линий данных и 16 линий управления. Разводка контактов (см. рис. 1.2) содержит 40 линий, поскольку 16 линий адреса используются и как линии данных, 2 линии выделены для земли (GND), 1 линия – для синхронизации (CLK) и 1 линия – для питания +5В (V_cc):

Линии адреса: 2–16, 35–39; линии данных: 2–16, 39; линии управления: 17–18, 21-34; земля: 1, 20; синхронизация: 19; 5 вольт: 40.

Поскольку некоторые контакты мультиплексируются, т.е. используются для разных целей – для адреса и для данных, то шина называется мультиплексной. Сигналы через мультиплексную шину принимаются и передаются микропроцессором, который делится на две части: операционное устройство (EU) и шинный интерфейс.

Операционное устройство предназначено для выполнения команд. Оно содержит АЛУ, устройство управления и 10 регистров.

Шинный интерфейс подготавливает команды и данные для выполнения и состоит из блока управления шиной, очереди команд и сегментных регистров. Он управляет передачей данных на операционное устройство, в память и на устройства ввода/вывода. В нем формируется адрес с помощью сегментных регистров. Шинный интерфейс также имеет доступ к командам, находящимся в оперативной памяти, осуществляет выборку этих команд и помещает их в очередь команд. При этом шинный интерфейс должен «заглядывать вперед» и выбирать команды так, чтобы всегда существовала непустая очередь команд, готовых для выполнения.

Микропроцессор 8086 имеет, согласно рис. 1.3, 14 регистров, доступных для программиста. Начиная с i80386, пользовательских регистров стало 16: добавились два сегментных регистра FS и GS. Остальные регистры расширились до 32 бит. Основные регистры микропроцессоров семейства 80х86 показаны на рис.1.4. Регистры позволяют свести операции к командам, имеющим не более одного операнда, находящегося в памяти.