- •Министерство образования и науки рф
- •Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
- •Московский государственный университет
- •Приборостроения и информатики
- •Оглавление
- •1. Идеология функционирования микропроцессорной техники
- •1.1 Требования к микропроцессорной системе
- •1.2. Что такое микропроцессор?
- •1.3. Шинная структура связей
- •1.4. Режимы работы микропроцессорной системы
- •1.5. Архитектура микропроцессорных систем
- •1.6. Типы микропроцессорных систем
- •2. Организация обмена информацией
- •2.1. Идеология организации обмена информацией
- •2.2. Шины микропроцессорной системы
- •2.3. Циклы обмена информацией
- •2.3.1. Циклы программного обмена
- •2.3.2. Циклы обмена по прерываниям
- •2.3.3. Циклы обмена в режиме пдп
- •2.4. Прохождение сигналов по магистрали
- •2.5. Функции устройств магистрали
- •2.5.1. Функции процессора
- •2.5.2. Функции памяти
- •2.5.3. Функции устройств ввода/вывода
- •3. Идеология программирования и функционирования узлов процессора
- •3.1. Адресация операндов
- •3.2. Регистры процессора
- •3.3. Система команд процессора
- •3.4. Быстродействие процессора
- •4. Организация микроконтроллеров
- •4.1. Классификация и структура микроконтроллеров
- •4.2. Процессорное ядро микроконтроллера
- •4.2.1. Структура процессорного ядра мк
- •4.2.2. Система команд процессора мк
- •4.2.3. Схема синхронизации мк
- •4.3. Память программ и данных мк
- •4.3.1. Память программ
- •4.3.2. Память данных
- •4.3.3. Регистры мк
- •4.3.4. Стек мк
- •4.3.5. Внешняя память
- •4.4. Порты ввода/вывода
- •4.5. Таймеры и процессоры событий
- •4.6. Модуль прерываний мк
- •Глава 5. Организация персонального компьютера
- •5.1. Архитектура персонального компьютера
- •5.2. Процессоры персональных компьютеров и их развитие
Министерство образования и науки рф
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Московский государственный университет
Приборостроения и информатики
В.В. Филинов
«Основы микропроцессорной техники»
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
Москва-2012
УДК 681.32
ББК Н73
Рекомендовано к изданию в качестве учебного пособия редакционно-издательским советом МГУПИ
Рецензенты:
д.т.н, профессор Покровский А.Д. (профессор кафедры «Электротехника и интроскопия» МЭИ – Московского энергетического института)
В.В. Филинов
«Основы микропроцессорной техники»
Учебное пособие. М.: МГУПИ, 2012.
Рассматриваются вопросы функционирования, организации обмена информацией, программирования микропроцессорных систем; особенности их функционирования в виде контроллеров и персональных компьютеров.
Учебное пособие представляет собой краткий курс лекций по общетехническим дисциплинам «Электротехника и электроника», «Электроника и микропроцессорная техника» по разделу «Основы микропроцессорной техники» и подготовлено на основе использования специальных курсов этой дисциплины [1.2].
Предназначено для подготовки бакалавров технических направлений в МГУПИ
Утверждено и рекомендовано решением УМС факультета приборостроения и радиоэлектроники МГУПИ в качестве учебного пособия
© Московский Государственный Университет Приборостроения и Информатики, 2012
© Филинов В. В., 2012
Оглавление
1. Идеология функционирования микропроцессорной техники .....................................................4
1.1. Требования к микропроцессорной системе.......................................................................................4
1.2. Что такое микропроцессор?.................................................................................................................6
1.3. Шинная структура связей.....................................................................................................................8
1.4. Режимы работы микропроцессорной системы .............................................................................. 12
1.5. Архитектура микропроцессорных систем ...................................................................................... 17
1.6. Типы микропроцессорных систем .................................................................................................. 18
2. Организация обмена информацией ................................................................................................ 21
2.1. Идеология организации обмена информацией.............................................................................. 21
2.2. Шины микропроцессорной системы .............................................................................................. 22
2.3. Циклы обмена информацией ........................................................................................................... 24
2.3.1. Циклы программного обмена ....................................................................................................... 24
2.3.2. Циклы обмена по прерываниям ................................................................................................... 26
2.3.3. Циклы обмена в режиме ПДП ...................................................................................................... 29
2.4. Прохождение сигналов по магистрали ........................................................................................... 31
2.5. Функции устройств магистрали ...................................................................................................... 32
2.5.1. Функции процессора ...................................................................................................................... 32
2.5.2. Функции памяти ............................................................................................................................. 38
2.5.3. Функции устройства ввода/вывода .............................................................................................. 43
3. Идеология программирования и функционирования узлов процессора ............................... 45
3.1. Адресация операндов ....................................................................................................................... 46
3.2. Регистры процессора ........................................................................................................................ 50
3.3. Система команд процессора ............................................................................................................ 51
3.4. Быстродействие процессора ............................................................................................................ 56
4. Организация микроконтроллеров ................................................................................................. 57
4.1. Классификация и структура микроконтроллеров ........................................................................ 57
4.2. Процессорное ядро микроконтроллера ......................................................................................... 58
4.2.1. Структура процессорного ядра МК ............................................................................................ 58
4.2.2. Система команд процессора МК ................................................................................................. 61
4.2.3. Схема синхронизации МК ........................................................................................................... 62
4.3. Память программ и данных МК ..................................................................................................... 62
4.3.1. Память программ ........................................................................................................................... 62
4.3.2. Память данных ............................................................................................................................... 64
4.3.3. Регистры МК .................................................................................................................................. 64
4.3.4. Стек МК .......................................................................................................................................... 65
4.3.5. Внешняя память ............................................................................................................................. 65
4.4. Порты ввода/вывода ......................................................................................................................... 65
4.5. Таймеры и процессоры событий ..................................................................................................... 66
4.6. Модуль прерываний МК .................................................................................................................. 67
5. Организация персонального компьютера..................................................................................... 68
5.1. Архитектура персонального компьютера....................................................................................... 68
5.2. Процессоры персональных компьютеров..................................................................................... 72
Словарь терминов и определений ........................................................................................................ 82
Список рекомендуемой литературы .................................................................................................... 89