CPU/Adresseinheit und Busschnittstelle

Adresseinheit (AU) & Busschnittstelle (BIU)

• Der Aufbau der AU mit einem zentralen Addierer in Bild 5 ähnelt dem der ALU.
• Tatsächlich wurde die Adressberechnung bei den ersten Prozessoren auch noch in dieser erledigt.
• Die spezialisierte AU erledigt das jedoch schneller und vor allem parallel zur ALU.
• Der Decoder ist im einfachsten Fall als Linksschieberegister realisiert.
• Dieser Barrel Shifter extrahiert die Adressinformation aus dem Befehl durch Verschieben des Befehlscodes um n Bit in nur einem Taktzyklus.
• Die extrahierte Grundadresse gelangt dann in Hilfsregister A, wo Sie stabil anliegt bis der Addierer seine Arbeit beendet hat.
• Hilfsregister B beinhaltet den Inhalt des Programmzählers oder den des BIU-Adresspuffers.
• Die komplexere MMU realer PC-Prozessoren kann darüber hinaus virtuelle Adressen verwalten.
• Das Betriebssystem lagert hierbei den Speicher blockweise auf die Festplatte aus.
• Greift die CPU auf den ausgelagerten Speicher zu, verursacht das einen Seitenfehler, der die MMU zum Handeln veranlasst.
• Das Betriebssystem blendet dann den gewünschten Speicherbereich in das RAM des PCs ein und lagert einen gerade nicht benötigten dafür aus.
• Den virtuellen Speicher kann die CPU dank MMU so ansprechen, als wäre er real existierendes RAM.

Bild 5

Address Unit: Die AU sorgt für die Berechnung der Adresse. In modernen CPUs verseht eine leistungsfähigere MMU diesen Dienst.

Busschnittstelle (BIU)

• Die Busschnittstelle verbindet die internen Busse des Prozessors mit der Außenwelt.
• Sie enthält Puffer zur Zwischenspeicherung von Adressen, Daten und Steuersignalen.
• Die CPU arbeitet intern mit einer möglichst niedrigen Spannung, damit die Erwärmung bei hohen Taktfrequenzen in erträglichen Grenzen bleibt.
• Die BIU sorgt deshalb auch für eine Pegelanpassung zwischen dem CPU-Kern und dem externen Bussystem.