4.3 Структура типового мп

Структурная схема типового МП представлена на рисунке 22. Для построения используются комбинационные устройства (шифраторы, дешифраторы, мультиплексоры, демультиплексоры и т.д.), последовательностные (регистры, счетчики) и шины для передачи различных сигналов. Конкретные МП могут отличать­ся друг от друга, но каждый из них содержит следую­щие основные узлы и устройства: арифметическо-логическое устройство; устройство управления (УУ); регистры (Рг); интерфейс.

В АЛУ выполняются несколько простейших операций: сложение, вычитание, пересылка, логическое И, логическое ИЛИ, сложение по модулю 2, сдвиг. Признаки операций АЛУ, а также состояние МП фиксируются в каждый данный момент регистром состояния (РгС). Содержимое регистра (флаг) используется для органи­зации переходов внутри программы в соответствии с за­данными признаками и условиями. Для хранения одного из слов, над которыми выполняется операция, и проме­жуточных результатов используется накопительный ре­гистр, получивший название аккумулятора (А).

В УУ применяется счетчик команд (СК) для опреде­ления адреса выбираемой из запоминающего устройства следующей по порядку команды в программе. Команда из ЗУ поступает в регистр команды (РгК). Команда используется в УУ для управления вычислительным процессом. В УУ код операции команды, нахо­дящейся в РгК, предназначается для формирования внут­ренних сигналов управления работой МП (например, сигналов для АЛУ). Адресная часть команды, находя­щаяся в регистре адреса (РгА), используется для определения места хранения одного из слов, участвующих в операции, или результата, который надо передать из аккумулятора по заданному адресу. Для формирования адресов ЗУ выделяются индексные регистры (ИРг).

Рисунок 22 – Структурная схема типового МП

Важную роль в функционировании МП играет стек. Он представляет собой ЗУ, в которое информация пере­дается для запоминания последовательно слово за сло­вом и из которого она извлекается в порядке, обратном порядку поступления. Как правило, стек формируется в ЗУ. В МП содержится лишь указатель стека (УС), в котором хранится адрес первой свободной ячейки в стеке.

Перечисленные специальные регистры общего назна­чения (РОН) образуют внутреннюю память МП, реали­зованную в виде узла регистров. Регистры узла соединя­ются с другими внутренними узлами МП с помощью шин. Функции многих из перечисленных регистров могут быть совмещены с функциями РОН, число которых мо­жет колебаться в широких пределах. РОН применяются также и для хранения обрабатываемой информации. В этом случае их можно рассматривать как сверхопера­тивную память.

Для стандартного подключения к МП портов внеш­них устройств и запоминающего устройства служит интерфейс, в состав которого входят буфер адреса (БА), буфер данных (БД), шины. Шина данных (ШД) предна­значается для передачи чисел и команд, с которыми ра­ботает МП. Шина адреса (ША) используется для адресации памяти и внешних устройств. По шине управ­ления (ШУ) передаются управляющие сигналы от внеш­них устройств к МП и обратно.