Состав компьютераor="#FF0000" face="Times New Roman" class="ws12">

Общая информация о сопроцессорах

Концепция сопроцессоров проста. Сопроцессор - это нечто, работающее в кооперации с системным процессором ПК. Выигрыш в производительности достигается благодаря специализации и распределению обязанностей, что является электронным эквивалентом индустриальной революции, только в миниатюре. Сопроцессор выполняет определенный круг задач, которые в его отсутствие решаются главным процессором. Это частично освобождает главный процессор от работы. Сопроцессор может делать только строго определенную работу, и для этого он должен иметь соответствующее программное обеспечение.

Математические сопроцессоры, также называемые цифровыми или устройствами с плавающей точкой, специализируются на работе с цифрами. В частности, они предназначены для вычисления всех сложных функций, о которых рассказывают в высшей школе: тригонометрические, степенные и логарифмы. Все расчеты выполняются в формате с плавающей точкой, в них особенно силен сопроцессор.

Формат с плавающей точкой - это способ выражения чисел, а не их математический класс, типа целых, рациональных или действительных чисел, В Формате с плавающей точкой можно представить любое число из этих классов, Как говорит за себя название, числа представляются с нефиксированным положением десятичной точки.

С точки зрения математики, число с плавающей точкой состоит из трех частей: знака, говорящего, больше ли нуля данное число; мантиссы, содержащей все цифры числа; и экспоненты, определяющей порядок числа или местоположение десятичной точки. Этот способ представления чисел удобен для научных расчетов, так как позволяет компактно представлять большие числа. Но если ученые имеют дело с десятичным представлением чисел, то сопроцессор работает в двоичной системе: только с ноликами и единичками.

При выполнении сложных математических расчетов в формате с плавающей точкой, математический сопроцессор работает во многом, как и простой процессор. Используя цифровую логику, он обрабатывает информацию, представленную множеством битов (в формате с плавающей точкой), и делает это по программе, представленной другим множеством битов, составляющим инструкции. Эти операции выполняются внутри специальной внутренней памяти сопроцессора.

Для вычислений сопроцессор первоначально загружает одно число в один регистр, а второе число - во второй регистр. Затем он читает программную команду, говорящую, какую операцию нужно выполнить над этими двумя числами. Эта команда запускает другую миниатюрную программу, выполняемую внутри чипа сопроцессора. Данная программа и заставляет его найти искомый результат. Множество внутренних команд сопроцессора, предназначенных для выполнения различных операций, понятных сопроцессору, называется его микрокодом (как это имеет место и для простого процессора).

Когда результат получен, его выдача говорит о готовности сопроцессора выполнить следующую программу, которая может приказать ему сделать что-либо с полученным на предыдущем шаге результатом.

Обычный процессор работает аналогично: загружает значения, читает команды и выполняет микрокоманды. Сопроцессор имеет преимущества перед общецелевым процессором при работе в формате с плавающей точкой, потому что его командное множество включает ма­тематические операции высокого уровня и потому, что его внутренние цепи более настроены на выполнение таких операций. Например, простой процессор может найти иррациональный корень, но ему придется работать в цикле сотен простых команд, выполнить сотни интеграции в области Эвклидовой математики, чтобы найти ответ. Сопроцессор решает эту задачу одной инструкцией.

Конечно, можно создать процессор, который выполнял командное множество и сопроцессора. Intel 486DX это и делает. Он объединяет в одном кристалле процессор и математический сопроцессор. В других микропроцессорах сопроцессор вынесен в отдельный корпус, и на его базе и формируется стандарт на вычисления в формате с плавающей точкой и на технологию изготовления микросхем.