2.2 Інтерфейс з зовнішньою пам'яттю

Обмін інформацією між мікропроцесором та зовнішньою пам’яттю в иконують 8-бітними словами. Запис/читання інформаційного слова мікропроцесором між зовнішньою пам’яттю та мікропроцесором виконується за один цикл. Це можливе, оскільки невеликий об’єм пам’яті (256х8) дозволяє інтегрувати на одному кристалі ядро процесора та зовнішню пам’ять. Насправді використовується лише перші 128 комірок пам`яті, оскільки адресний простір поділяють між собою зовнішня пам`ять та два зовнішніх пристрої (див.рис.2.2.1).

Зовнішня пам`ять є пам`ятю типу RAM і використовується для читання програми для мікропроцесора і зберігання даних.

Читання інформаційного слова з пам’яті (рис.2.2.2) виконують у такій послідовності: після надходження зростаючого фронту тактового імпульсу мікропроцесор формує адресу комірки пам’яті на шині address та сигнал дозволу видачі блоком пам'яті інформації на шину даних (oeb=’0’), блок пам’яті розміщує прочитану інформацію з комірки пам’яті за вказаною адресою на шині даних data. При подальшому надходженні зростаючого фронту тактового імпульсу мікропроцесор використовує вже сформовані дані з шини даних, записуючи їх у внутрішній регістр.

Рис.2.2.2. Часова діаграма читання даних із зовнішньої пам’яті

З вищенаведеного зрозуміло, що розглядуваний мікропроцесор фізично може адресувати 128 8-розрядних комірок зовнішньої пам’яті. Проте можливість повноцінного використання всього простору пам’яті обмежується.

Тут під час читання вмісту даних комірок використовують тільки 8-розрядні слова, але процесор має 4-розрядну внутрішню архітектуру і використовує останню тетраду.

2.3 Переведення мікропроцесора до початкового стану

Переведення мікропроцесора до початкового стану виконується асинхронним сигналом reset. При надходженні reset=’1’ встановлюються в нульовий стан всі регістри у регістровому файлі, внутрішні регістри мікропроцесора. Сам мікропроцесор переходить в режим читання даних зовнішньої пам’яті за адресою “00000000” (цикл IF).

На цей сигнал реагують також обидва зовнішні пристрої і «обнулюють» свої внутрішні регістри.

3. Програмна модель мікропроцесора

Програмна модель має певні особливості, на які необхідно звернути увагу. По-перше, мікропроцесор Gnome має класичну Гарвардську архітектуру, по-друге, розглядуваний процесор є RISC процесором, в якому використовується тільки пряма та безпосередня адресація операндів.

3.1 Програмно-доступні регістри

• R0-R15 – регістри загального призначення розрядністю 4-біти. Вони знаходяться у регістровому файлі. Звертання до даних регістрів виконується за їхнім номером, так, регістр R0 має двійковий номер 0000 /2/ , R1 - 0001 /2/ , …, R15 - 1111 /2/ ;

• ACC – акумулятор є 4-розрядним регістром, призначеним для запису та збереження даних. Результат виконання арифметико-логічних інструкцій заноситься безпосередньо в акумулятор;

• C – регістр ознаки переносу. Програмно доступний регістр стану програми. Значення регістра формується при виконанні арифметичних інструкцій, встановлене в ‘1’ значення вказує на переповнення акумулятора. Регістр може встановлювати користувач за допомогою команд встановлення та скиду ознаки переносу. Значення регістра ознаки переносу використовують арифметичні інструкції та команди умовного переходу;

• Z – регістр ознаки нульового значення. Значення регістра формується при виконанні логічних операцій, значення регістра дорівнює ‘1’ при набутті значення “0000” після виконання логічної операції. Регістр не може безпосередньо встановлювати користувач. Значення регістра ознаки нульового значення використовують команди умовного переходу;

• PC – лічильник команд. Формує поточну адресу інструкції в пам’яті команд. Регістр містить 7 розрядів. Значення регістра PC збільшується на одиницю при виборі кожного байту команди, значення регістра можна встановити за допомогою інструкції переходу.

• PC1 – регістр, що зберігає «старе» значення лічильника команд під час виконання підпрограми обробки переривання.