Coprocessor : Seni Bina, Kerja, Jenis & Aplikasinya

Didalam mikropemproses cip, litar baharu ditambah untuk mencapai tugas khas dan juga operasi pada nombor untuk memunggah kerja teras CPU supaya, CPU boleh berfungsi dengan sangat pantas. Pemproses tambahan seperti Coprocessor digunakan terutamanya dalam komputer untuk mencapai tugas khas seperti pemprosesan paparan grafik & pengiraan aritmetik yang luas. Pemproses ini direka bentuk untuk melaksanakan tugas sedemikian dengan sangat cekap berbanding dengan CPU, dengan itu kelajuan komputer keseluruhan boleh ditingkatkan. Artikel ini membincangkan gambaran keseluruhan a pemproses bersama –seni bina, kerja & aplikasinya.

Apakah itu Coprocessor?

Pemproses yang berfungsi dengan pemproses utama komputer seperti CPU bersebelahan dikenali sebagai coprocessor. Pemproses ini juga dikenali sebagai pemproses komputer tambahan. Dengan menggunakan pemproses ini, beberapa pengiraan matematik yang sukar boleh dilakukan seperti grafik yang dipaparkan pada skrin, pemprosesan isyarat, pemprosesan rentetan, aritmetik titik terapung, antara muka input-output, dsb.

Senibina Coprocessor

Coprocessor seperti seni bina 8087 ditunjukkan di bawah. Secara amnya, pemproses bersama ini berfungsi dengan mikropemproses secara selari. Pemproses bersama ini dibangunkan oleh Intel dan digunakan dengan mikropemproses keluarga 16-bit 8086. Apabila pemproses berfungsi dalam kombinasi dengan mikropemproses, bahagian pengiraan hanya dikendalikan oleh pemproses & ini membolehkan CPU menggunakan sumber untuk melaksanakan pelbagai aktiviti lain.

Angka berikut mewakili seni bina coprocessor 8087. Seni bina ini termasuk dua unit utama seperti unit kawalan dan unit pelaksanaan berangka yang juga dipanggil NEU.

Dalam unit kawalan, terdapat pelbagai unit seperti penimbal data, daftar perkataan kawalan & status, baris gilir operan dikongsi, penuding pengecualian dan unit pengalamatan & pengesanan bas. Unit Perlaksanaan Berangka atau NEU terutamanya termasuk unit kawalan kod mikro, timbunan daftar, shifter boleh atur cara, sementara daftar , modul aritmetik, modul eksponen & baris gilir operan dikongsi.

Unit kawalan dalam coprocessor adalah untuk mengawal pelaksanaan arahan (IE) yang mana Unit Pelaksanaan Numerik bertanggungjawab. Selalunya, unit kawalan kod mikro (CU) unit pelaksanaan berangka memperoleh arahan berangka daripada unit kawalan coprocessor. Coprocessor ini mempunyai 8-register lengkap 80 bit dan setiap satu daripada ini digunakan dalam tindanan LIFO. Operan di mana arahan pemproses bersama akan berlaku wujud dalam timbunan daftar.

Tindanan sedia ada ditunjuk melalui SP 3-bit (penunjuk tindanan) yang memegang nilai binari yang berkisar antara 000 – 111 untuk menunjukkan 8 daftar tindanan. Ia berfungsi dalam cara tindanan bulat dalam mod LIFO. Tetapi, sebaik sahaja tindakan penetapan semula berlaku maka penunjuk boleh dimulakan dengan nilai binari '000'.

Data berangka tiga klasifikasi di mana fungsi pemproses bersama adalah nombor perpuluhan, nombor nyata & integer binari. Integer binari ialah tiga jenis integer perkataan 16-bit, integer pendek 32-bit & integer panjang 64-bit. Format BCD 80-bit menandakan nombor perpuluhan yang dibungkus manakala nombor nyata ialah 3 jenis; 32-bit pendek nyata, 64-bit panjang nyata, dan 80-bit sementara nyata.

Untuk memindahkan data berangka dalam coprocessor sama ada a Bas eksponen 16-bit atau bas mantissa 64-bit digunakan . Coprocessor termasuk perkataan kawalan 16-bit & perkataan status 16-bit.

Kata kawalan ditulis ke dalam daftar kawalan & ini berlaku sedemikian rupa sehingga coprocessor pada mulanya menulis perkataan kawalan dalam lokasi memori. Selepas itu, coprocessor hanya membaca perkataan kawalan menggunakan lokasi memori & menyimpannya dalam daftar kawalan.

Begitu juga, perkataan status dibaca sedemikian rupa sehingga pemproses menghantar data dalam daftar status ke arah lokasi memori. Selanjutnya, coprocessor ini membaca daftar status dari lokasi tertentu memori tersebut. Jadi ini bermakna, pemproses & mikropemproses berkomunikasi antara satu sama lain melalui ingatan utama.

Bagaimana Coprocessor Berfungsi?

Pemproses bersama direka terutamanya untuk berfungsi dengan kedua-dua pemproses 8086 & 8088. Coprocessor digunakan untuk membantu sistem berjalan dengan lebih berkuasa dengan memunggah tugas CPU tertentu. Setelah pemproses ini berfungsi dalam kombinasi dengan mikropemproses maka arahan kedua-dua mikropemproses dan kopemproses disepadukan dalam semasa menulis atur cara. Permulaan arahan dalam program bahasa himpunan mempunyai 'F' yang mewakili arahan coprocessor manakala arahan tanpa awalan 'F' menunjukkan arahan mikropemproses.

Pada mulanya, arahan diambil oleh mikropemproses dari lokasi memori & memuatkannya secara berurutan dalam baris gilir, pada masa yang sama, coprocessor 8087 juga membaca & menyimpan arahan dalam baris gilir dalam. Jadi ini bermakna, setiap arahan boleh dibaca melalui kedua-dua coprocessor & processor namun pada masa pelaksanaan, kedua-dua coprocessor & microprocessor boleh melaksanakan pelaksanaan arahan tertentu mereka. Ini bermakna, arahan itu dibaca & dinyahkod. Jika mikropemproses menyemak bahawa terdapat instr coprocessor maka arahan itu kemudiannya dianggap sebagai Tiada-operasi. Begitu juga, jika pemproses bersama ini mendekati mana-mana arahan mikropemproses maka ia akan dianggap sebagai tiada operasi.

Jenis Coprocessor

Terdapat koprosesor berbeza yang tersedia berdasarkan pengeluar seperti berikut.

Intel 8087 Coprocessor

Intel 8087 ialah pemproses bersama yang direka khas yang digunakan untuk melaksanakan pengiraan matematik yang merangkumi nilai titik terapung & integer. Kadangkala, ia juga dikenali sebagai pemproses data berangka & pemproses matematik. Ini ialah pemproses bersama berangka untuk pemproses Intel 80188, 8086, 80186 & 8088. Coprocessor 8087 termasuk lapan daftar umum 80-bit yang dilaksanakan sebagai tindanan. Jadi, semua operasi titik terapung hanya dilakukan dengan data dari tindanan & dari memori luaran.

Pemproses bersama Intel 8087 hanya menyokong BCD, integer, nombor titik terapung ketepatan tunggal & berganda & juga nombor titik terapung ketepatan lanjutan. Sebaik sahaja pemproses 8087 memuatkan data dari memori kemudian ia menukar secara dalaman untuk melanjutkan nombor ketepatan & selanjutnya semua pengiraan dilakukan melalui nombor ini.

Jadi beralih daripada nombor berketepatan dua kali kepada nombor ketepatan tunggal sebaliknya daripada integer 64-bit - nombor integer 32-bit/16-bit tidak memberikan sebarang prestasi rangsangan yang ketara. Coprocessor 8087 bukan sahaja dihasilkan oleh Intel tetapi AMD, Cyrix & IBM juga mengeluarkan coprocessor ini.

Motorola 68881

Motorola 68881 ialah coprocessor yang digunakan terutamanya dengan generasi ke-2 Motorola 68K mikropemproses seperti Motorola 68030 & 68020. Secara teorinya, coprocessor ini digunakan dengan CPU 68000 atau 68010 yang lebih awal sebagai peranti persisian.

Pemproses bersama Motorola 68881 hanya berfungsi seperti peranti dipetakan memori. Sebaik sahaja CPU utama memuatkan arahan pemproses bersama, kemudian ia menulis kod arahan ke dalam CIR (Daftar Antara Muka Pemproses Bersama), yang dipetakan dalam ruang alamat CPU, dan selepas itu, ia membaca respons daripada pemproses bersama daripada salah satu daftar CIR.

Pemproses bersama Motorola 68881/68882 telah digunakan dalam stesen kerja IBM RT PC, stesen kerja Sun Microsystems Sun-3, NeXT Computer, keluarga Apple Computer Macintosh II, Amiga 3000, Sharp X68000, Convergent Technologies MightyFrame, TT, Atari Mega STE & Falcon. Pemproses ini juga digunakan dalam beberapa produk Atari & Amiga pihak ketiga seperti peranti dipetakan memori kepada 68000.

Apple Motion Coprocessors

Pemproses bersama siri M Apple dikenali sebagai pemproses bersama gerakan yang digunakan dalam peranti mudah alih Apple. Pemproses bersama pertama telah direka pada tahun 2013, digunakan untuk mengumpulkan data penderia daripada giroskop, pecutan dan kompas yang digabungkan & memuatkan data penderia yang dikumpul menggunakan CPU utama.

Pemproses bersama Apple siri M hanya mengumpulkan proses & menyimpan data penderia walaupun peranti sedang tidur & aplikasi boleh memulihkan data sebaik sahaja peranti dihidupkan semula. Jadi ini mengurangkan kuasa yang dikeluarkan daripada peranti & menjimatkan hayat bateri.

Perbezaan antara Pemproses dan Kopemproses

Perbezaan antara pemproses & koprosesor termasuk yang berikut.

Kelebihan

Kelebihan coprocessor termasuk yang berikut.

• Pemproses bersama hanya mengendalikan lebih banyak tugas khusus dengan lebih pantas berbanding dengan CPU teras
• Pemproses ini mudah digunakan dan paling popular.
• Ia mengurangkan ketegangan mikropemproses dengan mengambil tugas pemprosesan khas daripada CPU supaya ia berjalan pada kelajuan yang lebih tinggi.
• Pemproses ini membantu dalam memanjangkan ciri pemprosesan CPU dengan mengembangkan set arahan atau dengan menawarkan daftar konfigurasi.

Keburukan

Kelemahan coprocessor termasuk yang berikut.

• Coprocessor tidak mampu memulihkan arahan daripada ingatan, melaksanakan arahan secara langsung, mengurus ingatan, operasi I/O yang dijalankan
• Ia bergantung pada pemproses utama untuk mendapatkan semula arahan coprocessor & menjaga semua operasi lain yang tidak berkaitan dengan coprocessor.
• Ini bukan pemproses utama sistem.
• Kopeproses tidak boleh berfungsi tanpa mikropemproses utama.

Aplikasi

Aplikasi coprocessor termasuk yang berikut.

• Pemproses bersama digunakan untuk melaksanakan beberapa tugas yang lebih khusus seperti pemprosesan paparan grafik atau pengiraan matematik yang kompleks.
• Pemproses bersama hanya digunakan untuk mengurangkan beban pada CPU komputer.
• Pemproses ini berfungsi dengan CPU komputer sebelah-menyebelah.
• Pemproses ini melakukan operasi matematik peringkat tinggi dengan lebih pantas berbanding dengan pemproses utama seperti akar, logaritma, fungsi trigonometri, dll.
• Coprocessor meningkatkan fungsi pemproses utama.
• Coprocessor melakukan operasi yang berbeza seperti pemprosesan isyarat, aritmetik titik terapung, pemprosesan rentetan, grafik, antara muka I/O melalui peranti persisian, kriptografi, dsb.
• Pemproses ini adalah cip yang berdiri sendiri dalam komputer meja terdahulu yang disambungkan ke papan induk.
• Coprocessor mengendalikan tugas CPU untuk meningkatkan prestasi keseluruhan.

Oleh itu, ini adalah gambaran keseluruhan tentang coprocessor – kerja dan aplikasinya. Pemproses ini juga dikenali sebagai Pemproses Matematik. Coprocessor melakukan tugas yang berbeza dengan lebih pantas berbanding dengan CPU teras. Oleh itu, kelajuan keseluruhan sistem komputer meningkat. Pemproses ini boleh dilampirkan pada pemproses ARM. Sebaik sahaja ia ditambah maka kita perlu meningkatkan set arahan CPU Teras atau memasukkan daftar boleh dikonfigurasikan untuk meningkatkan kuasa pemprosesan. Berikut adalah soalan untuk anda, apakah mikropemproses?