Крім висновків для сигналів трьох основних шин процесор завжди має висновок (або два висновки) для підключення зовнішнього тактового сигналу або кварцового резонатора (СLК), так як процесор завжди є Тактируемого пристрій. Чим більше тактова частота процесора, тим він швидше працює, тобто тим швидше виконує команди. Втім, пік швидкодію процесора визначається не тільки тактовою частотою, але і особливостями його структури. Сучасні процесори виконують більшість команд за один такт і мають засоби для паралельного виконання кількох команд. Тактова частота процесора не пов'язана прямо і жорстко зі швидкістю обміну по магістралі, так як швидкість обміну по магістралі обмежена затримками поширення сигналів і спотвореннями сигналів на магістралі. Тобто тактова частота процесо-ра визначає тільки його внутрішнє швидкодію, а не зовнішнє. Іног-да тактова частота процесора має нижній і верхній межі. При пре-перевищенні верхньої межі частоти можливо перегрівання процесора, а також збої, причому, що саме неприємне, що виникають не завжди і нерішучість-гулярно. Так що зі зміною цієї частоти треба бути дуже обережним.
Іноді у мікросхеми процесора є ще один-два входи заради-альних переривань для обробки особливих ситуацій (наприклад, для пре-риванія від зовнішнього таймера).
Шина харчування сучасного процесора зазвичай має одне напругу живлення (+ 5В або + 3, ЗВ) і загальний провід ( «землю»). Перші про-цессора нерідко вимагали декількох напруг харчування. У некото-яких процесорах передбачений режим зниженого енергоспоживання. Взагалі, сучасні мікросхеми процесорів, особливо з високими тактовими частотами, споживають досить велику потужність. У резуль-таті для підтримки нормальної робочої температури корпусу на них нерідко доводиться встановлювати радіатори, вентилятори або навіть спе-ціальні мікрохолодильників.
Для підключення процесора до магістралі використовуються буферні мікросхеми, що забезпечують, якщо необхідно, демультіплексірова-ня сигналів і електричне буферізування сигналів магістралі.Іногда протоколи обміну по системній магістралі і по шинам процесора не збігаються між собою, тоді буферні мікросхеми ще і узгодять ці протоколи один з одним . Іноді в мікропроцесорної системі використовується кілька магістралей (системних і локальних), тоді для кожної з магістралей застосовується свій буферний вузол. Така структура характерна, наприклад, для персональних комп'ютерів.
Таким чином, основні функції будь-якого процесора наступні:
• вибірка (читання) виконуваних команд;
• введення (читання) даних з пам'яті або пристрою введення / виводу;
• висновок (запис) даних в пам'ять або в пристрої введення / виводу;
• обробка даних (операндів), в тому числі арифметичні операції над ними;
• обробка переривань і режиму прямого доступу.
Спрощено структуру мікропроцесора можна представити в наступному вигляді (рис. 2.17).
Мал. 2.17. Внутрішня структура мікропроцесора.
Основні функції показаних вузлів наступні.
Розвитком ідеї конвеєра стало використання внутрішньої кеш-па-мяти процесора, яка заповнюється командами, поки процесор зайнятий виконанням попередніх команд. Чим більше об'єм кеш-пам'яті, тим менше ймовірність того, що її вміст доведеться скинути при команді переходу. Зрозуміло, що обробляти команди, що знаходяться у внутрішній пам'яті, процесор може набагато швидше, ніж ті, які розташовані в зовнішній пам'яті. У кеш-пам'яті можуть зберігатися і дан-ні, які обробляються в даний момент, це також прискорює ра-боту. Для більшого прискорення вибірки команд в сучасних процесорах застосовують поєднання вибірки і дешифрування, одночасну дешифрацию декількох команд, кілька паралельних конвеєрів команд, прогноз команд переходів і деякі інші методи.
Арифметико-логічний пристрій (або АЛУ. АLU) призначене для обробки інформації відповідно до отриманої процесором коман-дою. Прикладами обробки можуть служити логічні операції (типу ло-ня «І», «АБО», «виключає АБО» і т.д.) тобто побітно операції над операндами, а також арифметичні операції (типу сло-вання, віднімання, множення, ділення і т.д.). Над якими кодами про-диться операція, куди поміщається її результат - визначається ви-виконуваної командою. Якщо команда зводиться всього лише до пересилання даних без їх обробки, то АЛУ не бере участі в її виконанні.
Швидкодія АЛУ багато в чому визначає продуктивність процес-сміття. Причому важлива не тільки частота тактового сигналу, яким тактується-ється АЛУ, а й кількість тактів, необхідне для виконання тієї чи іншої команди. Для підвищення продуктивності розробники стремят-ся довести час виконання команди до одного такту, а також забезпечити роботу АЛП на можливо більш високій частоті. Один із шляхів вирішення цього завдання полягає в зменшенні кількості виконуваних АЛУ команд, створення процесорів зі зменшеним набором команд (так звані R1SС-процесори). Інший шлях підвищення продуктивності процесора - використання декількох паралельно працюючих АЛП.
Що стосується операцій над числами з плаваючою точкою і інших спе-ціальних складних операцій, то в системах на базі перших процесорів їх реалізовували послідовністю більш простих команд, спеціальними підпрограмами, проте потім були розроблені спеціальні обчислювачі-математичні співпроцесори, які замінювали основний процесор на час виконання таких команд. В сучасних мікропроцесорах математичні співпроцесори входять в структуру як складова частина.