Система команд микропроцессора.
Работой ЭВМ управляет программа, состоящая из отдельных команд. Программа размещается вместе с данными в основной памяти ЭВМ. Каждая команда хранится в отдельной ячейке памяти и имеет свой адрес. Все команды имеют одинаковую структуру и состоят из двух частей: кода операции, который определяет, какую команду нужно выполнить, и адресной части, которая определяет, где хранятся операнды и куда необходимо поместить результат операции.
Типы операндов:
Регистровые – указываются именами используемых микропроцессоров.
Непосредственные – всегда числовые. Числа могут быть представлены в разных системах счисления.
Операнды памяти – могут указываться с помощью регистров символичными именами и константами. Различные комбинации этих элементов в команде называются способами адресации.
Работа микропроцессора
Работой микропроцессора управляет программа, записанная в основную память ЭВМ. Адрес очередной команды хранится в счетчике команд и записывается в одном их регистров. В реальном режиме вся основная память делится на сегменты.
Адрес основной памяти состоит из номера сегмента в основной памяти и номера ячейки внутри данного сегмента.
Номер ячейки внутри сегмента (смещение) – исполнительный адрес.
Физический адрес очередной команды через ВМ МП и ИП поступает на шину адреса СМ. Одновременно из устройства управления исполнительного блока машины управления дается команда в основную память, предписывающая выбрать число, находящееся по адресу, указанному в СМ. Выбранное число, являющееся очередной командой, поступает из основной памяти через шину данных СМ в интерфейс памяти и внутреннюю магистраль микропроцессора на регистр команд. Из команды в регистре команд выдается код операции, который поступает в УУ ИБ для выработки управляющих сигналов, настраивающих микропроцессор на выполнение требуемой операции.
Управление внешними устройствами
Операция ввода – передача информации с периферийного устройства в ЭВМ.
Операция вывода – передача информации из ЭВМ.
Для организации и проведения операций с данными между двумя устройствами требуются специальные средства:
Управляющие сигналы и их последовательности
Устройства сопряжения
Линии связи
Программы, реализующие обмен
Комплекс линий и шин в сигналах электронных схем, алгоритм и программ, предназначенный для осуществления обмена информацией называется интерфейсом.
В зависимости от типа соединения устройства различают:
Внутренний интерфейс ЭВМ (для сопряжения элементов внутри системного блока).
Интерфейс ввода/вывода (для сопряжения различных устройств ввода/вывода с системным блоком).
Интерфейс межмашинного обмена (для сопряжения различных ЭВМ)
Интерфейс человек-машина
Для каждого интерфейса характерно наличие специальных аппаратных комплексов.
В
зависимости от использования при обмене
технических средств интерфейсы
ввода/вывода делятся на уровни.
В зависимости от степени участия центрального процессора в обмене данными в интерфейсе, может использоваться 3 способа управления обменом:
Режим сканирования
Недостатки: постоянно задействован процессор; при большом быстродействии периферийного устройства, процессор может не успевать обмен данными.
Синхронный режим
Процессор выполняет основную роль по организации обмена данными, но не ждет готовности устройства, а осуществляет другую работу. Внешнее устройство в нужный момент с помощью соответствующих прерываний обращает на себя внимание ЦП.
Прямой доступ к памяти (ПДП)
Этот способ обмена данными обеспечивает автономно от процессора установку связи и передачу данных между основной памятью и внешним устройством. В режиме ПДП используются специальные устройства - контроллер ПДП, который перед началом обмена программируется с помощью центрального процессора, т.е. в него передаются адреса и количество передаваемых данных, затем центральный процессор отключается от контроллера ПДП, разрешив ему работать, и до окончания обмена может выполнять другую работу. Об окончании обмена контроллер ПДП сообщает процессору. Т.о. ПДП позволяет освободить ЦП от управления операторами В/В, осуществлять параллельно во времени выполнения процессором программ с обменом данными между внешними устройствами и основной памятью, производить обмен данными со скоростью, ограниченной только пропускной способностью основной памяти и внешнего устройства.