5.8Понятие микропроцессора

Термин ‘микропроцессор’ (МП) появился в связи с созданием интегральных схем (ИС), реализующих основные функции процессора (фон Неймановского): автоматическое выполнение программы путём поочерёдной их выборки из памяти (ОЗУ) по адресу, который формируется в счётчике команд и выставляется на ША МП. Выбранная из ОЗУ команда принимается процессором и загружается в регистр команд – для хранения и исполнения. В соответствии с адресной частью команды извлекаются операнды из ОЗУ или внутренних регистров процессора, над ними выполняется операция (в АЛУ), а затем – засылка результата.

Степень интеграции была недостаточной, чтобы на одном кристалле (в одном корпусе) помещались все блоки процессора. Поэтому ИС выпускались в виде набора, комплекта микросхем, из которых можно было собрать процессор целиком. Таким образом, микропроцессор – это одна или несколько БИС, обеспечивающих выполнение функций процессора.

В комплект ИС, кроме схем, реализующих процессорные функции, входят и другие БИС, необходимые для построения ЭВМ и систем на основе ЭВМ: БИС ОЗУ, БИС ПЗУ, БИС управления, интерфейсные БИС и др.

ИС в микропроцессорном комплекте (МПК БИС) объединяются по принципу совместимости: конструктивной, функциональной, электрической.

ИС, из которых строится процессор, образуют т. н. базовый комплект ИС. Если он состоит из одной БИС, то комплект называют однокристальным (примеры: i4004, i8008, i8080 (К580), i8086 (К1810), i80286, ...).

Многокристальный МПК БИС содержит несколько типов ИС, на основе которых строится (собирается) процессор (примеры: К584, К1804 и др.).

В первом случае процессор обычно имеет фиксированную разрядность АЛУ, шины адреса, данных и др., а также фиксированную систему команд: МПК БИС с фиксированной системой команд.

Во втором случае обеспечивают возможность строить АЛУ заданной разрядности и процессор с заданной системой команд. Систему команд формирует разработчик процессора, а не разработчик ИС. В базовый комплект в этом случае включаются две основные БИС: 1) МПЭ – АЛУ ограниченной разрядности вместе с РОН (пример: К1804ВС1 – четырёхразрядная МП секция), 2) блок микропрограммного управления также фиксированной разрядности (примеры: К1804ВУ1, ВУ3, ВУ4).

Приставка ’микро’, прежде всего, указывает на малые габариты процессора, на тот факт, что он выполнен в виде БИС (одной или нескольких), т.е. термин ‘микропроцессор’ означает название БИС, реализующей функции ЦП ЭВМ.

К настоящему времени степень интеграции ИС достигла уровня, при котором на одном кристалле МП удаётся разместить не только многоразрядные блоки самого процессора (АЛУ, ЦУУ, РОН), но и дополнительные блоки скрытой буферной памяти – т.н. кэш–памяти значительного объёма (десятки, сотни килобайт).

Далее, если на одном кристалле кроме процессора разместить другие устройства ЭВМ: ОЗУ, интерфейсные блоки для связи с внешним миром (с периферийными устройствами), то в этом случае мы имеем дело с т.н. однокристальной микро ЭВМ (микроконтроллером).

5.9Организация управляющего автомата

При построении УА используются два основных способа: 1) схемная (‘жёсткая’) логика управления и программируемая (‘мягкая’) логика управления.