УСТРОЙСТВО ЦП
Сколь бы сложным ни был микропроцессор, в составе его всегда можно выделить основные блоки или устройства, такие как
операционный и управляющий блоки
Операционный блок (ОБ) предназначен для арифметической и логической обработки информации.
Управляющий блок (УБ) является важнейшим функциональным узлом блока интерфейса, обеспечивающим взаимодействие МП с ОЗУ и УВВ
32
ЛОГИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА ЦП
33
ОПЕРАЦИОННЫЙ БЛОК
обычно включает в себя следующие основные узлы:
двоичный сумматор,
аккумулятор,
регистры общего назначения,
временные регистры,
регистр признаков,
сдвигатели,
двоично десятичный преобразователь,
коммутатор
34
ДВОИЧНЫЙ СУММАТОР
Двоичный сумматор логический операционный узел, выполняющий арифметическое сложение кодов двух чисел. При арифметическом сложении выполняются и другие дополнительные операции: учет знаков чисел, выравнивание порядков слагаемых и т.д.
35
АККУМУЛЯТОР
Аккумулятор (или регистр накопитель) в командах МП, выполнение которых непосредственно связано с использованием аккумулятора, он служит для хранения одного из двух операндов, над которыми производится данная арифметическая или логическая операция, в него также заносится результат выполненной операции.
Кроме того, через аккумулятор, как правило, производится обмен данными МП с УВВ, если не задействованы другие способы обмена.
36
РЕГИСТРЫ ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ
Регистры общего назначения (РОН), имеющиеся в большинстве МП, обычно относятся к устройству обработки данных. Они используются в МП или для хранения данных, полученных в процессе вычислений, или в качестве адресных регистров для формирования адреса внешнего устройства или ячейки памяти искомого операнда или команды, или в качестве регистров специального назначения.
Чаще всего РОН используются в качестве СОЗУ, т.е. относительно небольшой области памяти, расположенной непосредственно на самом кристалле МП. Обращение к СОЗУ происходит намного быстрее, чем к обычному ОЗУ, благодаря упрощенной адресации и очень малым задержкам передачи информации. Поэтому использование их в качестве сверхоперативной памяти позволяет существенно повысить производительность МП.
37
ВРЕМЕННЫЕ РЕГИСТРЫ
Временные регистры предназначены для временного хранения данных при пересылках их между различными узлами микропроцессора.
Необходимость использования регистров временного хранения данных вытекает из того, что передача данных в синхронных системах, каковыми является подавляющее большинство МП, осуществляется за два этапа: первый этап передача информации, второй этап прием информации.
Узлы, участвующие в обмене данными, не могут одновременно передавать и принимать информацию.
38
РЕГИСТР ПРИЗНАКОВ
В МП регистр признаков представляет собой совокупность триггеров флажков, каждый из которых отражает результат очередной операции, выполненной в арифметикологическом устройстве
(АЛУ).
Поскольку триггеры флажки отражают результат операций АЛУ, топологически регистр признаков размещается вблизи него.
39
НАБОР ТРИГГЕРОВ
ФЛАЖКОВперенос (триггер флажок устанавливается в состояние логической «1» при наличии переноса из старшего разряда или при наличии займа в старший разряд),
отрицательный результат (флажок устанавливается в «1» при отрицательном результате операции),
нулевой результат (флажок устанавливается в «1» при нулевом результате операции),
переполнение (флажок устанавливается в «1» при переполнении, когда результат операции над
числами со знаком выходит за пределы диапазона
представляемых чисел). |
40 |
СДВИГАТЕЛИ
Сдвигатели используются для выполнения циклических, арифметических или логических сдвигов, которые могут осуществляться либо влево (в сторону старших разрядов), либо вправо (в сторону младших разрядов).
Сдвиги в одних МП могут производиться на один разряд, в других на произвольное число разрядов вплоть до полного числа разрядов данного микропроцессора.
Сдвигатели используются, прежде всего, при выполнении операций вычитания и деления.
41