Копроцесор: архитектура, рад, типови и његове примене

У а микропроцесор чип, нова кола су додата да би се постигли посебни задаци, а такође и операције на бројевима да би се растерећено језгро ЦПУ-а, тако да ЦПУ може да функционише веома брзо. Додатни процесор као што је копроцесор се углавном користи у рачунарима за постизање посебних задатака као што су обрада графичког приказа и широка аритметичка израчунавања. Овај процесор је дизајниран да обавља такве задатке веома ефикасно у поређењу са ЦПУ-ом, тако да се укупна брзина рачунара може повећати. Овај чланак разматра преглед а копроцесор – архитектура, рад и њене примене.

Шта је копроцесор?

Процесор који ради са главним процесором рачунара као што је ЦПУ један поред другог познат је као копроцесор. Овај процесор је такође познат као додатни рачунарски процесор. Коришћењем овог процесора могу се извршити нека тешка математичка израчунавања као што су графика приказана на екрану, обрада сигнала, обрада стрингова, аритметика са покретним зарезом, улазно-излазно повезивање итд.

Архитектура копроцесора

Архитектура копроцесора попут 8087 приказана је испод. Генерално, овај копроцесор ради са микропроцесором паралелно. Овај копроцесор је развио Интел и користио га са 16-битним микропроцесорима породице 8086. Када процесор функционише у комбинацији са микропроцесором, процесор једноставно управља делом прорачуна и то омогућава ЦПУ-у да користи ресурсе за извршавање разних других активности.

Следећа слика представља архитектуру 8087 копроцесора. Ова архитектура укључује две главне јединице као што су контролна јединица и нумеричка извршна јединица која се такође назива НЕУ.

У контролној јединици постоје различите јединице као што су бафер података, регистар контролне и статусне речи, дељени ред операнда, показивач изузетака и јединица за адресирање и праћење магистрале. Нумеричка извршна јединица или НЕУ углавном укључује контролну јединицу микрокода, регистарски стог, програмабилни прекидач, привремени регистри , аритметички модул, експонентни модул и дељени операнд ред.

Контролна јединица у копроцесору треба да контролише извршење инструкција (ИЕ) за које је одговорна нумеричка извршна јединица. Углавном, микрокод контролна јединица (ЦУ) нумеричке извршне јединице добија нумеричке инструкције од контролне јединице копроцесора. Овај копроцесор има комплетних 8 регистара од 80 бита и сваки од њих се користи у ЛИФО стеку. Операнди над којима ће се појавити инструкције копроцесора постоје у стеку регистара.

Постојећи стек је усмерен кроз 3-битни СП (показивач стека) који садржи бинарне вредности које се крећу од 000 – 111 да би се приказало 8 регистара стека. Ради у оквиру кружног стека у ЛИФО режиму. Али, када се деси акција ресетовања, показивач се може иницијализовати бинарном вредношћу „000“.

Нумерички подаци три класификације на којима су копроцесорске функције спаковане су децимални бројеви, реални бројеви и бинарни цели бројеви. Бинарни цели бројеви су три типа 16-битни цели број речи, 32-битни кратки цео број и 64-битни дуги цео број. 80-битни БЦД формат означава упаковане децималне бројеве док су реални бројеви 3 типа; 32-битни кратки реални, 64-битни дуги реални и 80-битни привремени реални.

За пренос нумеричких података у копроцесор или а Користи се 16-битна експонентна магистрала или 64-битна магистрала мантисе . Копроцесор укључује 16-битну контролну реч и 16-битну статусну реч.

Контролна реч се уписује у контролни регистар и то се одвија на такав начин да копроцесор у почетку уписује контролну реч унутар локације меморије. Након тога, копроцесор једноставно чита контролну реч користећи меморијску локацију и чува је у контролном регистру.

Слично, статусна реч се чита на такав начин да процесор шаље податке у статусном регистру ка меморијској локацији. Даље, овај копроцесор чита статусни регистар са те специфичне локације меморије. Дакле, то значи да процесор и микропроцесор међусобно комуницирају путем главне меморије.

Како ради копроцесор?

Копроцесор је углавном дизајниран за рад са 8086 и 8088 процесорима. Копроцесор се користи да помогне систему да ради снажније ослобађањем специфичних ЦПУ задатака. Када овај процесор ради у комбинацији са микропроцесором, инструкције и микропроцесора и копроцесора се интегришу унутар писања програма. Почетак инструкција у програму асемблерског језика има 'Ф' које представља инструкције копроцесора, док инструкције без префикса 'Ф' показују инструкције микропроцесора.

У почетку, микропроцесор преузима инструкције са локације меморије и секвенцијално их учитава унутар реда, у исто време, 8087 копроцесор такође чита и чува инструкције унутар унутрашњег реда. Дакле, то значи да се свака појединачна инструкција може прочитати и кроз копроцесор и кроз процесор, међутим у време извршења, и копроцесор и микропроцесор могу да изврше извршење својих посебних инструкција. То значи да се инструкција чита и декодира. Ако микропроцесор провери да постоји инстр копроцесора, тада се та инструкција третира као не-операција. Слично томе, ако се овај копроцесор приближи било којој инструкцији микропроцесора онда ће се третирати као неоперација.

Типови копроцесора

Доступни су различити копроцесори на основу следећих произвођача.

Интел 8087 копроцесор

Интел 8087 је специјално дизајниран копроцесор који се користи за обављање математичких прорачуна који укључују вредности с помичним зарезом и целобројне вредности. Понекад је познат и као процесор нумеричких података и математички процесор. Ово је нумерички копроцесор за Интел 80188, 8086, 80186 и 8088 процесоре. Копроцесор 8087 укључује осам 80-битних општих регистара који се извршавају као стек. Дакле, све операције са помичним зарезом се једноставно изводе са подацима из стека и екстерне меморије.

Интел 8087 копроцесор једноставно подржава БЦД, целобројне, једноструке и двоструке прецизне бројеве са помичним зарезом и такође проширене прецизне бројеве са покретним зарезом. Једном када процесор 8087 учита податке из меморије онда се интерно конвертује како би проширио број прецизности и даље се сви прорачуни обављају преко овог броја.

Дакле, прелазак са броја двоструке прецизности на број једноструке прецизности, иначе са 64-битног целог броја – 32-битни/16-битни цео бројеви не даје значајније побољшање перформанси. 8087 копроцесора није произвео само Интел, већ и АМД, Цирик & ИБМ такође производе ове копроцесоре.

Моторола 68881

Моторола 68881 је копроцесор који се углавном користи са 2. генерацијом Моторола 68К микропроцесори као Моторола 68030 & 68020. Теоретски, овај копроцесор се користи са ранијим 68000 или 68010 ЦПУ-има као периферни уређај.

Копроцесор Моторола 68881 једноставно функционише као уређај са меморијским мапама. Једном када главни ЦПУ учита инструкцију копроцесора, тада уписује инструкцијски код у ЦИР (Регистер интерфејса копроцесора), који се мапирају унутар адресног простора ЦПУ-а, а након тога чита одговор копроцесор из једног од ЦИР регистара.

Копроцесори Моторола 68881/68882 су коришћени у радним станицама ИБМ РТ ПЦ, радним станицама Сун Мицросистемс Сун-3, НеКСТ Цомпутер, Аппле Цомпутер Мацинтосх ИИ породици, Амига 3000, Схарп Кс68000, Цонвергент Тецхнологиес МигхтиФраме, СТЕ ТТ, Атари Мега. Ови процесори се такође користе у неким Атари & Амига производима независних произвођача, као што је уређај са меморијским мапама на 68000.

Аппле Мотион Копроцесори

Аппле-ови копроцесори М серије познати су као копроцесори покрета који се користе у Аппле мобилним уређајима. Први копроцесор је дизајниран 2013. године, користио се за прикупљање података сензора са уграђених жироскопа, акцелерометара и компаса и ослобађање прикупљених података сензора помоћу главног ЦПУ-а.

Аппле копроцесори М-серије једноставно прикупљају процесе и чувају податке сензора чак и ако је уређај у стању мировања и апликације могу опоравити податке када се уређај поново укључи. Дакле, ово смањује снагу коју троши уређај и штеди животни век батерије.

Разлика између процесора и копроцесора

Разлика између процесора и копроцесора укључује следеће.

Предности

Предности копроцесора укључују следеће.

• Копроцесор једноставно решава специјализованије задатке брже у поређењу са језгром ЦПУ-а
• Ови процесори су једноставни за употребу и најпопуларнији.
• Смањује оптерећење микропроцесора тако што преузима посебне задатке обраде од ЦПУ-а тако да ради већом брзином.
• Овај процесор је од помоћи у проширењу процесорских карактеристика тако што проширује скуп инструкција или нуди конфигурационе регистре.

Недостаци

Недостаци копроцесора укључују следеће.

• Копроцесор није способан да поврати инструкције из меморије, директно извршава инструкције, управља меморијом, изврши И/О операције
• Зависи од главног процесора да поврати упутства за копроцесор и да се побрине за све друге операције које нису повезане са копроцесором.
• Ово није главни процесор система.
• Копроцесор не може да ради без главног микропроцесора.

Апликације

Примене копроцесора обухватају следеће.

• Копроцесор се користи за обављање неких специјализованих задатака као што су обрада графичког приказа или сложена математичка прорачуна.
• Копроцесор се једноставно користи за смањење оптерећења ЦПУ рачунара.
• Овај процесор ради са ЦПУ-ом рачунара раме уз раме.
• Овај процесор обавља математичке операције високог нивоа много брже у поређењу са главним процесором као што су корени, логаритми, тригонометријске функције итд.
• Копроцесор повећава функције примарног процесора.
• Копроцесор обавља различите операције као што су обрада сигнала, аритметика са покретним зарезом, обрада стрингова, графика, И/О интерфејс преко периферних уређаја, криптографија итд.
• Ови процесори су самостални чипови у ранијим десктоп рачунарима који су били повезани на матичну плочу.
• Копроцесор се бави задацима ЦПУ-а за повећање укупних перформанси.

Дакле, ово је преглед копроцесора – рад и његове примене. Овај процесор је познат и као математички процесор. Копроцесор обавља различите задатке много брже у поређењу са језгром ЦПУ-а. Тако се повећава укупна брзина рачунарског система. Овај процесор се може прикључити на АРМ процесор. Када се дода, онда морамо да повећамо скуп инструкција Цоре ЦПУ-а или укључимо конфигурабилне регистре за повећање процесорске снаге. Ево питања за вас, шта је микропроцесор?