Kopprocesors: arhitektūra, darbība, veidi un pielietojumi

Iekšā mikroprocesors mikroshēma, tiek pievienota jauna shēma, lai veiktu īpašus uzdevumus, kā arī operācijas ar numuriem, lai atslogotu CPU pamata darbu, lai CPU varētu darboties ļoti ātri. Papildu procesoru, piemēram, kopprocesoru, galvenokārt izmanto datoros, lai veiktu īpašus uzdevumus, piemēram, grafisko displeju apstrādi un plašus aritmētiskos aprēķinus. Šis procesors ir paredzēts, lai veiktu šādus uzdevumus ļoti efektīvi, salīdzinot ar CPU, tādējādi var palielināt kopējo datora ātrumu. Šajā rakstā ir apskatīts pārskats par a kopprocesors – arhitektūra, darbs un tās pielietojumi.

Kas ir kopprocesors?

Procesors, kas darbojas kopā ar datora galveno procesoru, piemēram, centrālo procesoru, ir pazīstams kā kopprocesors. Šis procesors ir pazīstams arī kā papildu datora procesors. Izmantojot šo procesoru, var veikt dažus sarežģītus matemātiskos aprēķinus, piemēram, ekrānā redzamo grafiku, signālu apstrādi, virkņu apstrādi, peldošā komata aritmētiku, ievades-izejas saskarni utt.

Kopprocesora arhitektūra

Kopprocesora arhitektūra, piemēram, 8087, ir parādīta zemāk. Parasti šis kopprocesors darbojas paralēli ar mikroprocesoru. Šo kopprocesoru izstrādāja Intel un izmantoja ar 16 bitu 8086 saimes mikroprocesoriem. Kad procesors darbojas kopā ar mikroprocesoru, aprēķinu daļu vienkārši apstrādā procesors, un tas ļauj centrālajam procesoram izmantot resursus dažādu citu darbību veikšanai.

Nākamajā attēlā ir attēlota 8087 kopprocesora arhitektūra. Šī arhitektūra ietver divas galvenās vienības, piemēram, vadības bloku un ciparu izpildes vienību, ko sauc arī par NEU.

Vadības blokā ir dažādas vienības, piemēram, datu buferis, vadības un statusa vārdu reģistrs, koplietota operandu rinda, izņēmumu rādītājs un adresācijas un kopnes izsekošanas vienība. Ciparu izpildes vienība jeb NEU galvenokārt ietver mikrokoda vadības bloku, reģistru kaudzi, programmējamu pārslēdzēju, pagaidu reģistros , aritmētiskais modulis, eksponentu modulis un koplietotā operandu rinda.

Kopprocesora vadības bloks ir paredzēts, lai kontrolētu instrukciju izpildi (IE), par kuru ir atbildīga ciparu izpildes vienība. Lielākoties ciparu izpildes bloka mikrokoda vadības bloks (CU) iegūst ciparu instrukcijas no kopprocesora vadības bloka. Šim kopprocesoram ir pilni 8 reģistri ar 80 bitiem, un katrs no tiem tiek izmantots LIFO kaudzē. Operandi, pār kuriem tiks izpildītas līdzprocesora instrukcijas, pastāv reģistru kaudzē.

Esošā steka ir norādīta caur 3 bitu SP (steka rādītājs), kurā ir binārās vērtības diapazonā no 000 līdz 111, lai parādītu 8 steka reģistrus. Tas darbojas apļveida kaudzes veidā LIFO režīmā. Bet, tiklīdz notiek atiestatīšanas darbība, rādītāju var inicializēt ar bināro vērtību “000”.

Ciparu datu trīs klasifikācijas, kurās kopprocesora funkcijas ir iepakotas decimālskaitļiem, reāliem skaitļiem un bināriem veseliem skaitļiem. Binārie veselie skaitļi ir trīs veidu 16 bitu vesels skaitlis, 32 bitu īss vesels skaitlis un 64 bitu garš vesels skaitlis. 80 bitu BCD formāts apzīmē iesaiņotus decimālskaitļus, savukārt reālie skaitļi ir 3 veidu; 32 bitu īsais reālais, 64 bitu garš reālais un 80 bitu pagaidu reālais.

Skaitlisko datu pārsūtīšanai kopprocesorā vai nu a Tiek izmantota 16 bitu eksponentu kopne vai 64 bitu mantisas kopne . Kopprocesors ietver 16 bitu vadības vārdu un 16 bitu statusa vārdu.

Vadības vārds tiek ierakstīts vadības reģistrā, un tas notiek tā, ka līdzprocesors sākotnēji ieraksta kontroles vārdu atmiņas vietā. Pēc tam kopprocesors vienkārši nolasa kontroles vārdu, izmantojot atmiņas vietu, un saglabā to vadības reģistrā.

Līdzīgi statusa vārds tiek nolasīts tā, ka procesors statusa reģistrā esošos datus nosūta uz atmiņas vietu. Turklāt šis kopprocesors nolasa statusa reģistru no konkrētās atmiņas vietas. Tātad tas nozīmē, ka procesors un mikroprocesors sazinās viens ar otru, izmantojot galveno atmiņu.

Kā darbojas kopprocesors?

Kopprocesors galvenokārt ir paredzēts darbam gan ar 8086, gan 8088 procesoriem. Kopprocesors tiek izmantots, lai palīdzētu sistēmai darboties jaudīgāk, izkraujot noteiktus CPU uzdevumus. Kad šis procesors darbojas kopā ar mikroprocesoru, programmas rakstīšanas laikā tiek integrētas gan mikroprocesora, gan kopprocesora instrukcijas. Instrukciju sākumā montāžas valodas programmā ir “F”, kas apzīmē kopprocesora instrukcijas, savukārt instrukcijas bez prefiksa “F” parāda mikroprocesora instrukcijas.

Sākumā instrukcijas ielādē mikroprocesors no atmiņas vietas un secīgi ielādē tās rindā, tajā pašā laikā 8087 kopprocesors arī nolasa un saglabā instrukcijas iekšējā rindā. Tādējādi tas nozīmē, ka katru instrukciju var nolasīt gan līdzprocesorā, gan procesorā, taču izpildes laikā gan kopprocesors, gan mikroprocesors var izpildīt savu konkrēto instrukciju izpildi. Tas nozīmē, ka instrukcija tiek nolasīta un atšifrēta. Ja mikroprocesors pārbauda, ​​vai ir kopprocesora instrukcija, tad šī instrukcija tiek uzskatīta par neoperāciju. Līdzīgi, ja šis kopprocesors tuvojas jebkurai mikroprocesora norādījumam, tas tiks uzskatīts par nedarbību.

Kopprocesoru veidi

Ir pieejami dažādi kopprocesori atkarībā no ražotājiem, piemēram, tālāk norādītie.

Intel 8087 kopprocesors

Intel 8087 ir īpaši izstrādāts kopprocesors, ko izmanto, lai veiktu matemātiskos aprēķinus, kas ietver peldošā komata un veselo skaitļu vērtības. Dažreiz to sauc arī par ciparu datu procesoru un matemātikas procesoru. Šis ir ciparu kopprocesors Intel 80188, 8086, 80186 un 8088 procesoriem. 8087 kopprocesors ietver astoņus 80 bitu vispārīgos reģistrus, kas tiek izpildīti kā steks. Tātad visas peldošā komata darbības tiek vienkārši veiktas ar datiem no steka un ārējās atmiņas.

Intel 8087 kopprocesors vienkārši atbalsta BCD, veselus skaitļus, viena un dubultā precizitātes peldošā komata skaitļus, kā arī paplašinātas precizitātes peldošā komata skaitļus. Kad 8087 procesors ielādē datus no atmiņas, tas tiek iekšēji pārveidots, lai paplašinātu precizitātes skaitli, un turpmāk visi aprēķini tiek veikti, izmantojot šo numuru.

Tādējādi pāreja no dubultas precizitātes skaitļa uz vienas precizitātes skaitļu, pretējā gadījumā no 64 bitu vesela skaitļa — 32 bitu/16 bitu veseli skaitļi būtiski nepalielina veiktspēju. 8087 kopprocesorus ražoja ne tikai Intel, bet arī AMD, Cyrix un IBM ražo šos kopprocesorus.

Motorola 68881

Motorola 68881 ir kopprocesors, ko galvenokārt izmanto kopā ar Motorola 68K 2. paaudzi. mikroprocesori piemēram, Motorola 68030 un 68020. Teorētiski šis kopprocesors tiek izmantots ar agrākiem 68000 vai 68010 CPU kā perifērijas ierīci.

Motorola 68881 kopprocesors vienkārši darbojas kā atmiņas kartēta ierīce. Kad galvenais CPU ielādē līdzprocesora instrukciju, tas ieraksta instrukcijas kodu CIR (kopprocesora interfeisa reģistros), kas tiek kartēti CPU adrešu telpā, un pēc tam tas nolasa CPU atbildi. kopprocesors no viena no CIR reģistriem.

Motorola 68881/68882 kopprocesori tika izmantoti IBM RT PC darbstacijās, Sun Microsystems Sun-3 darbstacijās, NeXT Computer, Apple Computer Macintosh II saimē, Amiga 3000, Sharp X68000, Convergent Technologies MightyFrame, TT, Atari Mega STE un Falcon Mega STE. Šie procesori tiek izmantoti arī dažos trešo pušu Atari un Amiga produktos, piemēram, ierīcē ar atmiņas kartēšanu uz 68000.

Apple Motion kopprocesori

Apple M sērijas kopprocesori ir zināmi kā kustības kopprocesori, kurus izmanto Apple mobilajās ierīcēs. Pirmais kopprocesors tika izstrādāts 2013. gadā, un to izmantoja, lai apkopotu sensoru datus no iebūvētajiem žiroskopiem, akselerometriem un kompasiem, kā arī izlādētu savāktos sensora datus, izmantojot galveno centrālo procesoru.

M sērijas Apple kopprocesori vienkārši apkopo procesu un saglabā sensora datus pat tad, ja ierīce ir miega režīmā, un lietojumprogrammas var atgūt datus, kad ierīce atkal tiek ieslēgta. Tādējādi tas samazina ierīces patērējamo jaudu un ietaupa akumulatora darbības laiku.

Atšķirība starp procesoru un līdzprocesoru

Atšķirība starp procesoru un kopprocesoru ir šāda.

Priekšrocības

Kopprocesora priekšrocības ir šādas.

• Kopprocesors vienkārši apstrādā specializētākus uzdevumus ātrāk nekā galvenais CPU
• Šie procesori ir ērti lietojami un populārākie.
• Tas samazina mikroprocesora slodzi, veicot īpašus apstrādes uzdevumus no CPU, lai tas darbotos ar lielāku ātrumu.
• Šis procesors palīdz paplašināt CPU apstrādes funkcijas, paplašinot instrukciju kopu vai piedāvājot konfigurācijas reģistrus.

Trūkumi

Kopprocesoru trūkumi ir šādi.

• Kopprocesors nespēj atgūt instrukcijas no atmiņas, tieši izpildīt instrukcijas, pārvaldīt atmiņu, veikt I/O darbības
• Tas ir atkarīgs no galvenā procesora, lai atgūtu kopprocesora norādījumus un veiktu visas citas darbības, kas nav saistītas ar kopprocesoru.
• Šis nav galvenais sistēmas procesors.
• Kopprocesors nevar darboties bez galvenā mikroprocesora.

Lietojumprogrammas

Kopprocesoru lietojumprogrammas ir šādas.

• Kopprocesors tiek izmantots, lai veiktu dažus specializētākus uzdevumus, piemēram, grafisko displeju apstrādi vai sarežģītus matemātiskos aprēķinus.
• Kopprocesors tiek vienkārši izmantots, lai samazinātu datora CPU slodzi.
• Šis procesors darbojas kopā ar datora centrālo procesoru.
• Šis procesors veic augsta līmeņa matemātiskās darbības daudz ātrāk, salīdzinot ar galveno procesoru, piemēram, saknes, logaritmus, trigonometrijas funkcijas utt.
• Kopprocesors palielina primārā procesora funkcijas.
• Kopprocesors veic dažādas darbības, piemēram, signālu apstrādi, peldošā komata aritmētiku, virkņu apstrādi, grafiku, I/O saskarni, izmantojot perifērijas ierīces, kriptogrāfiju utt.
• Šie procesori ir atsevišķas mikroshēmas agrākos galddatoros, kas bija savienoti ar mātesplati.
• Kopprocesors apstrādā CPU uzdevumus, lai uzlabotu vispārējo veiktspēju.

Tādējādi tas ir kopprocesora pārskats – darbs un tā pielietojumi. Šis procesors ir pazīstams arī kā matemātikas procesors. Kopprocesors veic dažādus uzdevumus ļoti ātrāk, salīdzinot ar galveno CPU. Tādējādi kopējais datorsistēmas ātrums palielinās. Šo procesoru var pievienot ARM procesoram. Kad tas ir pievienots, mums ir jāpalielina Core CPU instrukciju kopa vai jāiekļauj konfigurējami reģistri, lai palielinātu apstrādes jaudu. Šeit ir jautājums jums, kas ir mikroprocesors?