Предыдущий урок: Как работает компьютер? Часть 30. АЛУ: Арифметика и логика — сердце процессора
Мы уже научились складывать числа при помощи логических схем и даже собрали АЛУ — сердце процессора. Начнем собирать наш процессор по частям. Пока что он выглядит очень пустым:
АЛУ как сердце компьютера это хорошо, но у сердца должен быть мозг, а у мозга — память для мгновенных решений.
- Регистры — это маленькая и быстрая память внутри процессора.
- Блок управления — это мозг, который руководит, что и когда делать.
Без этих двух элементов процессор был бы похож на мускулистое тело без разума: он может считать, но не понимает, что именно считать и в какой последовательности.
Регистры — это крошечные ячейки памяти внутри процессора.
- Они хранят данные, которые нужны прямо сейчас.
- Работают в десятки и сотни раз быстрее, чем обычная память (RAM).
- Используются для хранения чисел, адресов, результатов вычислений.
Представь: оперативная память (RAM) — это библиотека, где хранится всё, а регистры — это несколько листков бумаги, которые ты держишь прямо на столе во время решения задачи.
В процессоре регистры делятся по назначению:
- Общие регистры — для чисел, с которыми работает АЛУ (например, R1, R2, R3, ...). Обычно встречается 4-8 регистров общего назначения. В 1 такой регистр можно записать только одно число.
- Специальные регистры:
Счётчик команд — хранит номер текущей инструкции. Поговорим подробнее об этом чуть позже.
Регистр инструкций — хранит саму команду, пока её выполняют.
Регистр состояния — хранит флаги (например, получилось ли ноль, отрицательное ли число, был ли перенос при сложении).
Если регистры — это карманы с заметками, то блок управления — это учитель, который говорит: «Сначала сделай это, потом то, теперь возьми вот это».
Он получает инструкцию из памяти и решает, что должны делать остальные блоки:
- какой мультиплексор переключить,
- какую операцию запустить в АЛУ,
- в какой регистр положить результат,
- когда увеличить счётчик команд.
По сути, блок управления — это дирижёр оркестра. У нас есть музыканты (АЛУ, регистры, память), но только дирижёр заставляет их играть вместе.
Если убрать регистры — процессор будет всё время работать только с памятью, а это медленно и неудобно.
Если убрать блок управления — процессор будет как мускулы без мозга: умеет складывать, но не понимает, что и зачем.
Только вместе они делают возможным выполнение программы: шаг за шагом, быстро и слаженно.
Теперь у нас есть фундамент:
- АЛУ — это «сердце» процессора. Все вычисления, все проверки условий, всё принятие решений в компьютере проходит через него.
- Регистры — это сверхбыстрая внутренняя память.
Общие регистры - ячейки для хранения чисел для АЛУ
Регистр инструкций - Находятся внутри блока управления. Хранит текущую команду, которую выполняет процессор. - Блок управления — это мозг процессора, который решает, что делать.
- Память - внешний по отношению к процессору элемент в котором хранятся инструкции и данные. Подробнее мы будем говорить о Памяти в следующем разделе, а пока этот элемент можно представить как внешнее хранилище по отношению к процессору.
В связке они позволяют процессору не просто считать, а выполнять программы.
В следующих уроках мы увидим, как к этой основе добавляются мультиплексоры, дешифраторы, и как из отдельных деталей вырастает настоящий процессор.
Спасибо за внимание!
Следующий урок: Как работает компьютер? Часть 32. Мультиплексор — выбираем данные
👍 Ставьте лайки если хотите разбор других интересных тем.
👉 Подписывайся на IT Extra на Дзен чтобы не пропустить следующие статьи
________________________________________________________________________👇
Понравилась статья? В нашем Telegram-канале ITextra мы каждый день делимся такими же понятными объяснениями, а также свежими новостями и полезными инструментами. Подписывайтесь, чтобы прокачивать свои IT-знания всего за 2 минуты в день!