2. Секционированные микропроцессоры

Микропроцессор – это, как правило, модуль в составе микропроцессорной системы или микрокомпьютера. Для достижения большей гибкости микропроцессор может быть разбит на подмодули. Например, часть микропроцессора, обрабатывающая данные, отделяется от части, обрабатывающей команды и управляющей последовательностью их выборки. В свою очередь первая из выделенных частей дополнительно разбивается еще на несколько подмодулей. Каждый такой подмодуль называется микропроцессорной секцией и состоит из АЛУ и различных регистров определенной разрядности.

Обобщенная структурная схема микропроцессорной секции приведена на рис. 34.2. Схема содержит АЛУ для выполнения действий с четырехразрядными кодовыми комбинациями и сверхоперативную (рабочую) память на шестнадцать четырехразрядных кодовых комбинаций.

АЛУ выполняет восемь различных арифметических и логических действий над двумя кодовыми комбинациями (словами) А = а₃а₂а₁а₀ и В = в₃в₂в₁в₀. Выполняемое действие определяется трехразрядными кодовыми комбинациями, передаваемыми по управляющим линиям К₀, К₁ и К₂ в соответствии с таблицей истинности (рис. 34.3). Линии с_вх, с_вых, Р и G предназначены для распространения переносов при выполнении операций сложения и вычитания. По линии с_вх передается информация о значении переноса в младший разряд, по линии с_вых – о значении переноса из старшего разряда. Линии Р и G дают добавочную информацию о переносах, позволяющую соединять микропроцессорные секции в каскады. Линии S_H и S_L используются для передачи информации из секции в секцию при операциях сдвига.

Рабочая память на шестнадцать слов по четыре разряда каждое имеет три порта А, В и С. Каждый порт представляет совокупность из четырех линий для данных и четырех адресных линий. Через каждый порт можно обратиться к любому из шестнадцати слов независимо от обращений через другие порты. Порты А и В предназначены для чтения из рабочей памяти, а порт С – для записи в нее. Управляют записью данных линии “разрешение записи” и “синхр”. Запись слова происходит по заднему фронту синхроимпульса, если на линии “разрешение записи” присутствует логическая 1.

Порты А и В обеспечивают АЛУ двумя словами, над которыми выполняются действия, а порт С получает результат. Вместо слова А в АЛУ может быть передано слово D от внешних источников. Переключение от А к D осуществляется селектором на два направления, при Е = 1. Выходные линии отображают слово А.

Таким образом, микропроцессорная секция выполняет операции над данными, хранящимися в рабочей памяти, а также поступающими от внешних источников. Выполняемая операция, источники слов и адрес, куда помещается результат, определяются входящими в секцию по управляющим линиям сигналами. Поэтому внешние схемы, формирующие эти сигналы, могут управлять операциями в микропроцессорной секции. Следовательно, одну и ту же микропроцессорную секцию можно использовать в микрокомпьютерах с различной структурой и функциями. В этом и заключается большая гибкость и универсальность микропроцессорных секций по сравнению с одномодульными микропроцессорами.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

34.1. Приведите определение микропроцессора.

34.2. Чем микрокомпьютер отличается от микропроцессора?

34.3. Какое свойство микропроцессора позволяет применять его к решению широкого класса задач?

34.4. Раскройте понятия: команда, операнд, байт.

34.5. Почему в микропроцессорах адресная шина состоит из шестнадцати линий?

34.6. Какие функции в микропроцессоре выполняет счетчик команд?

34.7. Что представляет собой стековая память, и какой показатель определяет емкость стека?

34.8. Какие функции в микропроцессоре выполняют регистры общего назначения?

34.9. С какой целью применяется секционирование микропроцессора?

34.10. В чем проявляются преимущества микропроцессорных секций над однокристальными микропроцессорами?