Оглавление

1. Общая архитектура современных микропроцессорных систем. 2

2. Основные программно-доступные элементы микропроцессорной системы. 2

3. Особенности Гарвардской и Принстонской архитектуры построения микропроцессорных систем. 2

4. Программная модель 16-разрядного микропроцессора i8086. 3

5. Методы адресации. Безоперандные команды. 5

6. Методы адресации (см 5). Регистровая адресация. 6

7. Методы адресации (см 5). Регистровая косвенная адресация. 6

8. Методы адресации (см 5). Индексная адресация. 6

1. Общая архитектура современных микропроцессорных систем.

Типовая архитектура микропроцессорного устройства и ее основные элементы: шины данных, адреса, управления, память, порты ввода/вывода

Процессор - это основной управляющий элемент всей схемы.

ОЗУ. Для хранения информации в них используются миниатюрные конденсаторы, выполненные интегральным способом на кристалле кремния. Входной сигнал при помощи дешифратора подается на этот конденсатор и, если это логическая единица, то конденсатор заряжается. Если логический ноль, то разряжается.

ПЗУ. Принцип хранения информации основан на пережигании внутренних перемычек в специальных микросхемах. Если перемычка есть, то это значит, что в данной ячейке хранится единичный бит информации. Если она прожжена, то в ячейке ноль. Процессор может только читать информацию из ПЗУ.

Порты ввода/вывода (или просто порты) - это обыкновенные регистры. Они служат для того, что бы микропроцессорная система могла управлять, какими-нибудь внешними устройствами

Шина данных - шина предназначена для передачи данных от микропроцессора к периферийным устройствам ((ОЗУ и ПЗУ) и порты ввода/вывода) и обратно.

Шина адреса служит для определения адреса (номера) устройства, с которым процессор обменивается информацией в данный момент. Каждому устройству (кроме процессора), каждой ячейке памяти в микропроцессорной системе присваивается собственный адрес. Когда код какого-то адреса выставляется процессором на шине адреса, устройство, которому этот адрес приписан, понимает, что ему предстоит обмен информацией.

Шина управления не имеет такой же четкой структуры, как шина данных или шина адреса. В шину управления условно объединяют набор линий, передающих различные управляющие сигналы от процессора на все периферийные устройства и обратно. (управляющие сигналы могут использоваться для подтверждения приема данных, для сброса всех устройств в исходное состояние)

2. Основные программно-доступные элементы микропроцессорной системы.

- Ячейки памяти для хранения 1 байта информации (для разных архитектур по разному), имеет свой адрес, по которому к ней можно обращаются.

- Счетчик команд (СК) используется для хранения информации об адресе той ячейки памяти, в которой находится очередная команда программы.

- Регистры общего назначения (РОН) могут использоваться для временного хранения промежуточных результатов, для выполнения арифметических операций с числами двойной разрядности, для регистровой адресации ячеек памяти и многих других целей.

- Порты вв/в служат для преобразования двоичной информации в какие-либо физические сигналы и обратно.

- Внутренняя память – память, которая находится на системной плате и платах расширения.

- Внешняя память – все устройства, которые не находятся непосредственно на системной плате.

3. Особенности Гарвардской и Принстонской архитектуры построения микропроцессорных систем.

Архитектура была разработана в конце 1930-х годов в Гарвардском университете.

Гарвардская архитектура — отличается разделением памяти программ и памяти данных. При этом разрядность памяти программ и памяти данных, а также шины доступа к ним, различны. Это позволяет одновременно пересылать и обрабатывать команды и данные, благодаря чему значительно повышалось общее быстродействие компьютера, процессор может читать инструкции и выполнять доступ к памяти данных в то же самое время, даже без кэш-памяти. (микроконтроллерах, таких, как Microchip PIC, Atmel AVR)

Принстонская архитектура — характеризуется общим пространством памяти для хранения данных и программы. При этом разрядность памяти зафиксирована.

В чистой архитектуре фон Неймана процессор одномоментно может либо читать инструкцию, либо читать/записывать единицу данных из/в памяти. То и другое не может происходить одновременно, поскольку инструкции и данные используют одну и ту же системную шину. Современные CISC-процессоры обладают раздельной кэш-памятью 1-го уровня для инструкций и данных, что позволяет им за один рабочий такт получать одновременно и команду, и данные для её выполнения. То есть процессорное ядро, формально, является гарвардским, но программно оно фон-неймановское, что упрощает написание программ.

Принципы принстонской архитектуры

Принцип однородности памяти 

Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Поэтому ЭВМ не различает, что хранится в данной ячейке памяти — число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными.

Принцип адресуемости памяти 

Основная память структурно состоит из пронумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка. Отсюда следует возможность давать имена областям памяти, так, чтобы к хранящимся в них значениям можно было бы впоследствии обращаться или менять их в процессе выполнения программы с использованием присвоенных имен.

Принцип последовательного программного управления 

Предполагает, что программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.

Принцип жесткости архитектуры 

Неизменяемость в процессе работы топологии, архитектуры, списка команд.