Обозначения те же, что и на рис.4

Одноплатные микроЭВМ предназначены для использования в качестве контролера (устройства управления) небольших встраиваемых микропроцессорных систем для оперативной системы отладки программ в машинных кодах.

3. Микропроцессор

Микропроцессор представляет собой программируемую с помощью программных средств стандартную интегральную схему (ИС) высокой степени интеграции, предназначенную для выполнения арифметических и логических операций. Тот объем работы, который в крупных ЭВМ выполняется только с помощью узла, включающего в свой состав большое число различных ИС, в микрокомпьютере берет на себя одна ИС – микропроцессор.

Подобная машина в процессе работы выполняет серию операционных циклов, повторяющихся во временной последовательности. Такой цикл, складывается из определенного числа машинных тактов, причем каждый из них имеет постоянную длительность. Такты задаются тактовыми импульсами, генерируемыми колебательным контуром, частота которого стабилизирована кварцевым кристаллом. Это синхронизирующее устройство называется тактовым генератором. Каждый тактовый импульс переключает ЭВМ в другое состояние. После выполнения определенного числа тактов машина возвращается в исходное состояние. Это возвращение говорит о том, что цикл завершился. Задания, которые машина получает, она решает в пошаговом режиме. В каждом цикле осуществляется подготовка к выполнению одного следующего шага. Какие шаги машина должна выполнить в данном цикле первоначально не знает ее центральный процессор. Данная информация хранится в виде команд, предварительно помещенных в память. Совокупность этих команд образует программу.

В первом такте каждого цикла ЦП должен обратиться к памяти, чтобы иметь возможность во втором такте цикла выбрать команду, которую ему предстоит выполнить за оставшуюся часть цикла. В третьем четвертом тактах непосредственно выполняются выбранные из программы команды, после чего первый машинный цикл завершается. О прошлых своих действиях ЦП помнит лишь постольку, поскольку получает сообщения о числе пройденных машинных циклов, т.е. о числе выполненных команд. Такое сообщение он получает от специальной входящей в состав ЦП схемы, которая называется счетчиком команд. На ее основе, т.е. опираясь на число уже выполненных команд, счетчик генерирует адреса тех ячеек памяти, из которых нужно извлечь следующие команды программы. Команды представляют собой двоичные коды. Они подвергаются декодированию специальной схемой, так называемым декодером команд. Если команда требует осуществить сложение двух чисел, то в действие вступает арифметико-логическое устройство (АЛУ), которое тоже входит в состав ЦП и предназначено для реализации всех арифметических и логических операций. АЛУ является собственно вычислительной схемой ЭВМ. Остальные составные части ЦП, т.е. счетчик команд, регистр команд, декодер и другие схемы управляют работой АЛУ в соответствии с программой, хранящейся в памяти. Все эти схемы вместе взятые носят общее название устройство управления.

Команда – это требование выполнить определенную операцию над определенным числом или числами в двоичной форме.

АЛУ, устройство управления и регистры ЦП являются важнейшими устройствами, составляющими ЦП программируемой ЭВМ (микропроцессор).

Двоичные числа называют также машинными словами, а двоично-кодированные адреса – адресными словами. Микропроцессор конкретный конструкции всегда оперирует машинными и адресными словами одной определенной длины. При этом длина машинного слова и длина адресного слова совсем не обязательно должны совпадать. Микропроцессоры могут различаться между собой длиной своих машинных и адресных слов. В настоящее время выпускаются микропроцессоры с длиной машинных слов 4, 8, 16, 32, 64 разряда. Чем длиннее машинные слова, тем быстрее должен работать микропроцессор. Скорость его работы, однако, зависит и от времени, требуемого для выполнения одной команды. Это время равно продолжительности одного машинного цикла при условии, что выполнение команды занимает один машинный цикл. В других случаях время выполнения команды выражается величиной, равной общей длительности соответствующего числа машинных циклов.