Глава 2: Восьмиразрядный мп кр580
2.1 Общие сведения
МП К580 содержит около 5 тысяч транзисторов. Технология изготовления – nМОП. Кристалл имеет 40 выводов. Длина слова - 8 бит. Тактовая частота – 2 МГц. Предназначен работать с памятью до 64 кбайт (ОЗУ + ПЗУ). Память имеет байтовую структуру.
Основные параметры:
--8-разрядная шина данных, позволяющая формировать до 256 команд. В общем случае реализовано 240 команд.
--16-разрядная шина адреса позволяет обращаться к 64 кб памяти.
--шина управления обеспечивает модульное формирование МПС.
--возможность обращаться к 256 устройствам ввода/вывода.
--возможность прямого доступа к памяти и программируемый обмен, организованный устройствами памяти.
--обладает резервной системой команд, оперирующих 4 способами адресации. Каждая команда выполняется от 4-х до 18-ти тактов синхронизации.
Общая структура
1. Блок арифметико-логических операций;
2. Блок регистров;
3. Блок управления.
1. Блок арифметико-логических операций.
Содержит в своем составе:
Аккумулятор (А)– 8-ми разрядный регистр. Этот регистр всегда используется в качестве источника одного из операндов, а также местом где фиксируется результат операции. В команде аккумулятор в явном виде не адресуется, т.е. на его использование всегда указывает код операции команды. Участвует во всех операциях с участием АЛУ.
Т – регистр временного хранения 2-го результата. Буферный регистр, в который загружается операнд из блока регистров или внешней памяти, является 8-разрядным. Программно не доступный и участвует неявно в операциях.
АЛУ – специальная схема, предназначенная для проведения основным логических и арифметических операций над 8-разрядными данными. В качестве 1-го операнда является содержимое А, в качестве 2-го – содержимое Т. Результат операции АЛУ неявным образом переносится в А.
F – регистр признаков. Непосредственно связан с АЛУ, программно доступный пользователям. Структура регистра признаков:
S – бит знака («1» - «-», «0» - «+»). Информация о знаке берется из старшего разряда числа, хранящегося в аккумуляторе;
Z – бит нуля («1» - результат равен нулю);
АС – бит вспомогательного переноса («1» был перенос между разрядами в байте, «0»- не было переноса);
Р – бит четности паритета – «1» количество единиц в результате четное
СУ – бит переноса («1» - рез-тат при операции больше 8ми бит).
Схема десятичного корректора (ДК)
2. Блок регистров содержит:
1) регистры общего назначения
2) регистры специального назначения
3) буферные регистры
Регистры общего назначения (РОН) B, C, D, E, H, L – 8ми разрядные регистры, используются для хранения операндов, промежуточных и конечных результатов, являются программно доступными.
Регистры В и С, Д и Е, H и L могут организовывать пары для хранения 16-ти разрядного адреса. Используется для организации косвенной адресации операндов. Регистровая пара HL часто в коде команды обозначается «М» и в операциях адресуется безадресно.
Регистры специального назначения:
- инк/дек – 16-разрядный регистр, предназначенный для выполнения увеличения или уменьшения на 1 содержимое регистров или регистровых пар без использования АЛУ. При этом выполнение этих операций формируют изменение знаков в регистров признаков.
- SP – регистр указатель стеков. В общем случае стек представляет собой безадресную группу последовательно пронумерованных ячеек или регистров памяти, снабженных дополнительным регистром, называемым указатель стеков. В котором автоматически при записи/считывании устанавливается адрес последней занятой ячейки, называемой вершиной стека. При операциях занесения в стек слово записывается в следующий по порядку свободную ячейку, при считывании извлекается последнее поступившее, т.е. формируется буфер (FILO). Данная процедура организует безадресное задание операндов, т.е. команда не содержит адреса ячеек памяти, он только подразумевается. Прочитать одни и те же данный из стека памяти невозможно, т.к. при считывании удаляется содержимое. В данном МП используется перевернутый стек, т.е. при загрузки в стек данных значение указателя стеков уменьшается, а при считывании увеличивается. Данная память является программно доступной/недоступной. Основное назначение недоступной – хранение адреса возврата при обработке процедур прерывания и вызова подпрограммы. В программно доступной имеется возможность хранения внутренних ресурсов МП.
Мультиплексор (МлП) – используется для организации доступа к РОН.
Программный счетчик (РС) –содержит адрес следующей команды.
Регистр адреса (РА) предназначен для хранения адреса выполняемой программы.
Буферные шины адреса и данных (16-ти и 8-ми разрядные соответственно) способны находиться в Z состоянии (прием/передача/отключен). Двунаправленные буферы предназначены для организации работы микропроцессора с коммутируемыми внешними устройствами. Буфер состоит из регистра-защелки и выходной схемы с 3С. Наличие в МП таких регистров обеспечивает реализацию магистрального принципа межмодульных связей в МПС. В режиме ввода информации внутренняя шина данных подсоединяется к регистру защелки буферов, загрузка которого из внешней схемы производит буферная схема под управлением команды. В режиме вывода информации буферная схема передает в шину данных содержимое буферного регистра защелки, на вход которого по внутренней шине из одного из регистров (А) загружены данные, подлежащие выдачи.
Во время операций в МП, не связанных с процессами обмена с внешними устройствами, буферная схема переходит в 3С. БША является однонаправленной и обеспечивает передачу адресов от МП в шину.
3. Блок управления состоит из регистра команд (РК), первичного управляющего автомата (УА) и устройства управления (УУ).Предназначен для организации управляющих сигналов для внутренних схем МП в зависимости от состояния системы.
Регистра команд принимает 1-ый байт команды, в соответствии с чем первичный управляющий автомат с устройствам управления, формируют сигнал, под действием которого выполняется микрооперация.
УУ является декодирующая матрица, принимающая сигналы из вне и формирующая сигналы на выходе для управления устройствами, входящие в МПС.
Сигналы устройства управления:
--φ1,, φ2 – тактовые сигналы микропроцессора, формируют тактовую сетку работы МП. φ1,- определяет начало такта, φ2 определяет начало выполнения процедуры МП.
--сброс – сигнал, под действием которого МПС переходит в начальное состояние (все регистры обнуляются, кроме счетчика команд). На ША по этому сигналу выводиться нулевой адрес.
--готов (жду) - сигналы связи с внешним оборудованием (ПУ). При обращенном к ПУ МП вырабатывает сигнал ожидания, говоря о том, что МП готов к обмену информацией. При приходе сигнала «готов» с внешнего ПУ начинает организовываться операция ввод-вывод (обмен).
--ЗПДП\РПДП - запрос/разрешение на обеспечение прямого доступа к памяти.
--ЗПр/РПр - запрос/разрешение на организацию прерывания.
--синхро сигнал (строб) – сигнал разрешения фиксации внутреннего состояния МП.
Первичный управляющий автомат представляет собой управляющую матрицу, которая в зависимости от УУ и регистра команд формирует управляющие сигналы для задания режима работы отдельных блоков МП.