Процессор — основная часть ЭВМ, непосредственно осуществляющая процесс обработки данных и управляющая им. В зависимости от выполняемой функции процессор может быть центральным, управляющим и т. д. Процессор предназначен для автоматического выполнения последовательности операций (арифметических, логических, обмена информацией с другими устройствами ЭВМ и внешними по отношению к машинным объектам и др.), предусмотренных программой решения задачи. Процессор связан с пультом управления, запоминающими и периферийными устройствами.
В управляющих машинах процессор связан с внешними по отношению к машине устройствами через устройства цифро-аналогового и аналого-цифрового преобразования.
Процессор дешифрирует и выполняет команды программы, организует обращение к оперативной памяти (ОП), в нужных случаях инициирует работу каналов и периферийных устройств, воспринимает и обрабатывает запросы, поступающие из устройств машины и из внешней среды «запросы прерывания»).
В состав процессора могут входить сверхоперативная быстродействующая память небольшой емкости (СОЗУ), блок прерывания, блок защиты памяти, блок контроля правильности работы и диагностики процессора и другие блоки. Оперативное запоминающее устройство и каналы связи с периферийными устройствами выполняются в виде отдельных устройств, хотя в небольших ЭВМ могут конструктивно объединяться с процессором.
На рисунке показана упрощенная схема процессора, состоящая из арифметическо-логического устройства (АЛУ), устройства управления (УУ), блоков управляющих регистров (БУР) и связи с оперативной памятью (БСОП).
Устройство управления процессора предназначено для обеспечения автоматического выполнения заданной программы решения задач путем принудительной координации работы всех остальных устройств машины.
Блок управляющих регистров предназначен для временного хранения управляющей информации. Он содержит регистры и счетчики, участвующие в управлении вычислительным процессом.
Блок связи с оперативной памятью — интерфейс процессора — организует обмен • информацией процессора с оперативной памятью и защиту участков ОП по записи и считыванию от недозволенных данной программе обращений.
Арифметическо-логическое устройство процессора предназначено для выполнения арифметических и логических операций над числами, представленными в соответствующих кодах. В АЛУ выполняются операции сложения, вычитания, умножения, деления логического сложения и умножения, сдвига слов и т. д.
В зависимости от построения и характера работы различают АЛУ последовательного, параллельного и параллельно-последовательного действия.
В АЛУ последовательного действия операции над кодами осуществляются последовательно, разряд за разрядом. Код числа представляется в виде серии сигналов, действующих в одной и той же цепи в различные моменты времени. Сигнал, проходящий в данный момент времени по цепи, соответствует определенному разряду кода числа, в следующий момент — другому разряду и т.
В АЛУ параллельного действия операции над кодами чисел осуществляются параллельно по всем разрядам. Коды чисел в таких АЛУ изображаются в виде совокупности сигналов, каждый из которых действует по своей определенной цепи. Число цепей при этом соответствует числу разрядов. Такие АЛУ получили наиболее широкое распространение.
В АЛУ параллельно-последовательного действия коды чисел разбиваются на группы из определенного количества разрядов. Операция над кодами чисел осуществляется параллельно над разрядами данной группы. Сами же группы разрядов обрабатываются последовательно.
В зависимости от логической структуры АЛУ могут быть комбинационного и блочного типа. АЛУ комбинационного типа универсальны, так как все арифметические и логические операции выполняются с помощью одних и тех же элементов и узлов. Основу таких АЛУ составляют сумматор и регистры, которые при выполнении отдельных операций’ коммутируются между собой определенным образом посредством групп логических элементов, АЛУ блочного типа состоят из отдельных блоков сложения, умножения, деления и т. д. Такие АЛУ имеют большее быстродействие, чем АЛУ комбинационного типа, однако для своей реализации требуют больше оборудования.