Построение разрядно-модульных микропроцессоров.

Внутри микропроцессора можно выделить 4 более менее разделённых части:

1. Операционная часть (вычисляет).

2. Управляющая часть (управляет).

3. Интерфейсная часть – отвечает за связь с внешним миром.

Если микропроцессор не помещается в одной микросхеме, то его размещают в нескольких микросхемах, разделяя на части таким образом, чтобы между этими частями было наименьшее количество связей.

Существует 2 вида деления:

1. В результате горизонтального деления получаются многокристальные микропроцессоры.

2. Деление по разрядам (вертикальные линии). В результате такого деления получаются разрядно-модульные микропроцессоры.

В большинстве случаев приходится использовать оба деления одновременно.

Использование разрядно-модульной структуры позволяет осуществлять выбор разрядности микропроцессора кратной некоторой базовой разрядности.

Появляется возможность замены одной или нескольких ИС хранящих микропрограммы. При этом микропроцессор начинает работать с другой системой команд, т.е. он настроен на другие классы задач.

Микропрограммы хранятся в ПЗУ, поэтому смена системы команд практически сводится к замене одних БИС ПЗУ на другие.

При разработке разрядно-модульных и многокристальных микропроцессоров разработчик вынужден решать некоторые специфичные проектные задачи для создания оптимально функционирующей микропроцессорной системы:

1. Приходится осуществлять выбор структуры управления микропроцессором.

2. Разработчику приходится разделять функции между программными и аппаратными средствами.

3. Необходимо осуществлять выбор формата и способа кодирования микрокоманд.

4. Приходится определять способы задания адресов и организацию переходов в микропрограмме.

Рассмотрим типичную структурную схему многокристального микропроцессора:

У Б – управляющий блок.

ФАМ – формирователь адреса микрокоманды.

МПП – микропрограммная память.

РгМК – регистр микрокоманд.

БОД – блок обработки данных.

Микропроцессор состоит из двух частей:

1. Блока обработки данных, выполняющего все вычислительные операции.

2. Из управляющего блока.

Алгоритм задачи записан в виде программы в ЗУ. Программа выполняется последовательно команда за командой. Первоначально команда запоминается в регистре команд. Далее она реализуется в виде последовательности микрокоманд, называемой микропрограммой (каждая команда – это микропрограмма). В зависимости от кода команды дешифратор адреса вычисляет первоначальный адрес микропрограммы выполняющей данную команду. Этот адрес через ФАМ поступает в МПП. В ответ на поступающий адрес микропрограммная память выдаёт код микрокоманды, которая запоминается в регистре микрокоманд. Разряды микрокоманды управляют дальнейшим процессом вычислений. Обычно каждый разряд микрокоманды управляет какой-то одной цепью. Типичная микрокоманда содержит от 40 до 120 разрядов. Разряды микрокоманды управляют:

1. Последовательностью вычислений.

2. Формированием адреса следующей микрокоманды.

3. Формированием управляющих сигналов в МУ.

БОД производит вычисления, а также формирует адреса команд, выполняемых программой. В высокопроизводительных ВС ФАМ выносится в виде отдельного блока. Кроме самих вычислений БОД формирует признаки выполнения микрокоманд, которые поступают на ФАМ и влияют на последовательность выполнения микрокоманд. Управляющая часть микропроцессора является более консервативной. Она раже меняет свою структуру в различных реализациях ЭВМ.

Последовательность выполняемых микроопераций определяющая систему команд хранится в МПП.