1. Структура и принцип действия микропроцессора классической архитектуры
Микропроцессор – устройство для обработки информации, представленной в двоичном коде, выполненное в виде одной микросхемы.
Микропроцессор обрабатывает информацию двух видов:
1 Адрес 2 Команда 3 Данные
Структура и принцип действия микропроцессора КР580:
A,
F
– программно доступные регистры; А –
аккумулятор; F
– флаговый регистр (признаков); ALU
–арифметико-логическое устройство; РК
- регистр команд (для временного хранения
команды); УУ и С – устройство управления
и синхронизации (управляет выполнением
командного цикла); SP- указатель стека; PC – программный счетчик (формирует адрес); БА – буфер адреса; D– дешифратор; МП – мультиплексор; Сх. пр. –схема приращения.
Принцип действия микропроцессора заключается в выполнении командного цикла. Командный цикл – интервал времени, в течение которого выполняется одна команда.
Принцип действия
Процессор должен выполнять выборку информации из внешней памяти. При этом команды помещаются в регистр команд, а данные помещаются в регистры общего назначения. Выборка информации из внешней памяти происходит в том порядке, в котором она была записана. Процессор должен иметь устройство для дешифрации команд. Команда выполняется после ее дешифрации. Команды бывают:
Пересылка данных
Арифметические и логические операции
Изменение естественного порядка команд
Ввод/вывод данных
Для выполнения логических и арифметических команд процессор должен иметь АЛУ (арифметико-логическое устройство). УУ предназначено для реализации алгоритма командного цикла. УУ бывают двух видов: выполненный аппаратно, тогда алгоритм реализуется логическими устройствами и микропрограммный.
2. Выполнение процессором командного цикла.
Принцип действия микропроцессора заключается в выполнении командного цикла.
Командный цикл – интервал времени, в течение которого выполняется одна команда. Командный цикл может содержать один и более машинных циклов.
Выборка – чтение команды из памяти.
Команды программы записаны в той последовательности, в которой должны выполняться.
Выбирается байт команды, записывается в регистр внутри процессора. Потом программный счетчик инкрементируется. Затем происходит дешифрация, и устройство управления получает информацию о дальнейших действиях, формируется выполнение команды.
Далее управляющим устройством проверяется наличие сигнала «СТОП» ( если «нет», то снова выборка, если «да», то остановка цикла).
Устройство управления может быть выполнено различными методами:
1) Аппаратное (в виде логической схемы)
2) Микропрограммное
3. Командный и машинный циклы.
Командный цикл – интервал времени, в течение которого выполняется одна команда. Командный цикл может содержать один и более машинных циклов.
Выборка – чтение команды из памяти.
Команды программы записаны в той последовательности, в которой должны выполняться.
Выбирается байт команды, записывается в регистр внутри процессора. Потом программный счетчик инкрементируется. Затем происходит дешифрация, и устройство управления получает информацию о дальнейших действиях, формируется выполнение команды.
Далее управляющим устройством проверяется наличие сигнала «СТОП» ( если «нет», то снова выборка, если «да», то остановка цикла).
Машинный цикл – интервал времени, за который процессор обращается к памяти и внешнему устройству один раз.
Виды машинных циклов КР 580:
1) Выборка команды
2) Чтение памяти
3) запись памяти
4) чтение внешних устройств
5) запись внешних устройств
6) чтение стека
7) запись в стек
8) прерывание
9) останов
10) прерывание в останове
Начало машинного цикла сигнализирует сигнал SYN на выходе микропроцессора.
При появлении этого сигнала на шине данных появляется код определенного машинного цикла. После этого выполняется машинный цикл.