Исследование микропроцессора серии к1801

1. Краткое описание микропроцессора к1801вм1

1.1. Основные технические характеристики.

1. Разрядность данных и адресов – 16 .

2. Типы используемых команд: безадресные, одноадресные и двухадресные.

3. Число регистров общего назначения – 8х16 р.

4. Количество каналов обмена информацией – 1.

5. Тип канала обмена информацией: совмещенный асинхронный (типа Q-шина).

6. Количество уровней запроса прерывания – 4.

7. Количество команд – 76.

8. Объем адресуемой памяти 64 Кбайта.

9. Тактовая частота от 100 кГц до 5 мГц.

10. Напряжение питания +5В +/-10%.

11. Время выполнения команд типа «регистр-регистр» – 1,6 мкс.

1.2. Структура микропроцессора.

Упрощенная структурная схема микропроцессора приведена на рис.1. Основными узлами процессора являются: арифметическо - логическое устройство (АЛУ), регистры общего назначения (РОНы), устройство управления (УУ) и регистр состояния процессора (РСП).

АЛУ предназначено для обработки информации. В нем выполняются все арифметические и логические операции, команды управления, изменения содержимого регистров и т.д. Перечень необходимых команд микропроцессора приведен в табл.3.

РОНы предназначены для хранения операндов и результатов вычисления. В процессорах серии К1801 имеется восемь 16р регистров (R0…R7).

Регистры общего назначения могут использоваться в качестве:

• накопителя для хранения операнда или результата;

• указателя адреса операнда;

• указателя адреса, значение которого меняется при обращении к этому регистру (автоинкремент, автодекремент);

• индексного регистра, содержимое которого прибавляется к индексному слову при вычислении адреса операнда.

Два регистра имеют специальное назначение:

• регистр R6 используется в качестве аппаратно реализованного указателя стека;

• регистр R7 выполняет функции счетчика команд (программного счетчика).

Устройство управления предназначено для обмена информацией с внешними устройствами. Оно формирует шину управления и сигналы синхронизации работы всего процессора.

Регистр состояния процессора содержит информацию о текущем состоянии процессора; значения четырех младших разрядов зависят от результата выполненной команды. Разряды регистра состояния имеют следующее назначение:

- С=1, если в результате выполнения команды был перенос из старшего разряда;

- V=1, если в результате выполнения команды произошло арифметическое переполнение;

- Z=1, если результат равен нулю;

- N=1, если получен отрицательный результат;

- Т – служебный разряд, который в основном используется для тестирования процессора;

- 7р – служит для запрета и разрешения прерывания работы процессора от внешних устройств.

1.3 Система команд микропроцессора

В микропроцессорах серии К1801 для представления адресов и данных используется двоично-восьмеричная система счисления. Шестнадцатиразрядное число представляется в виде пяти восьмеричных разрядов и одного (старшего) двоичного разряда. Значение каждого разряда (кроме старшего) меняется от 0 до 7 (рис.2), т.е. минимальное значение операнда или адреса равно 000000, максимальное – 177777.

15	14	13	12	11	10	09	08	07	06	05	04	03	02	01	00
0/1	0…7			0…7			0…7			0…7			0…7

Рис.2.2. Представление адресов и данных

В микропроцессорах серии К1801 используется три типа команд: безадресные, одноадресные и двухадресные. Безадресные команды содержат только код операции (выполняемую функцию). Одноадресные и двухадресные содержат: код операции, номер РОНа (или РОНов) и метод адресации.

К ячейкам памяти можно адресоваться как к байтам, так и к словам. . К регистрам тоже можно адресоваться как к байту, но только к младшему. А вот команды процессора всегда кратны двум байтам (слову).

Формат безадресной команды:

15	14	13	12	11	10	09	08	07	06	05	04	03	02	01	00
Код команды

Рис. 2.3

Формат одноадресной команды:

15	14	13	12	11	10	09	08	07	06	05	04	03	02	01	00
Код команды										адресация			РОН

Рис. 2.4

Формат двухадресной команды (src-источник, dst-приемник):

15	14	13	12	11	10	09	08	07	06	05	04	03	02	01	00
Код команды				адресация src			РОН			адресация dst			РОН

Рис.2.5

Разряды 00…02 определяют один из восьми РОНов, который используется в конкретной команде (с R0 по R7).

Разряды 03…05 определяют метод адресации следующим образом:

- ноль в третьем разряде соответствует прямой адресации, единица – косвенной;

- код 00 в пятом и четвертом разрядах соответствует регистровой адресации, 01 – автоинкрементной, 10 – автодекрементной, 11 – индексной.

В двухадресных командах назначение разрядов 06…11 соответствует назначению разрядов 00…05. Например, в команде ХХ3405 используется косвенная автоинкрементная адресация к регистру R4 и прямая адресация к регистру R5.

Методы адресации процессора 1801 представлены в таблице 1.

Таблица 2.1