Микропроцессорные устройства. Основные понятия
Микропроцессорным устройством (МПУ) называется цифровое устройство обработки информации, содержащее в своем составе один или несколько микропроцессоров, модули памяти, устройства ввода/вывода, блоки управления вводом/выводом (контроллеры), связанные внутрисистемной магистралью. В общем случае состоящей из шин адреса, управления и данных.
Специализированное микропроцессорное устройство (СМПУ) используется для управления некоторым заданным алгоритмом обработки информации. Упрощенно цикл управления команды в СМПУ можно разбить на фазу выборки кода команды и фазу ее выполнения.
Процесс дешифрирования кода команды в последовательность управляющих сигналов в макропрограммируемых микропроцессорах осуществляется внутри БИС микропроцессора, а в микропрограммируемых - вне БИС микропроцессора, т.к. ПЗУ микропрограмм команд в этом случае реализуется в виде отдельных БИС. Если при этом выясняется, что участвующие, в операции данные расположена не в команде, а в памяти или в периферийном устройстве, то микропроцессор выставляет на шину адреса адрес их хранения и после выдачи принимает их через шину данных, и затем выполняется операция.
Под архитектурой микропроцессорных устройств понимают совокупность следующих характеристик и параметров:
Разрядность адресов и данных;
состав, имена и назначение программно доступных регистров;
форматы и систему команд;
режимы адресации памяти;
способы машинного представления данных разного типа;
структура адресного пространства;
способы адресации периферийных устройств и средства выполнения операций ввода/вывода;
классы прерываний, особенности инициирования и обработки прерывания.
Различают универсальные и специализированные микропроцессоры:
универсальные по своей структуре архитектуре ориентированы на выполнение достаточно большого числа классов различных задач необязательно в реальном масштабе времени. Сюда относится, например, семейство микропроцессоров Intel 80х86.
специализированные микропроцессоры по своей структуре архитектуре предназначены для решения одного или нескольких классов специальных, близких между собой задач. Сюда относятся, например микропроцессоры семейства TMS 320предназначенные для цифровой обработки сигналов, алгоритмы которой содержат большое количество операций умножения и деления.
Организация структуры памяти Организация памяти микропроцессорных устройств
Память микропроцессорного устройства представляется матрицей, состоящей из строк двоичных разрядов, каждой из которых присвоен адрес. Совокупность адресов образует адресное пространство. Часть архитектуры микропроцессорного устройства, отвечающая за обеспечения доступа к ячейкам памяти, т.е. определяющая способы задания адресов в командах и соответствующие механизмы доступа к ячейкам называют системой адресации. Номер ячейки, сообщаемый памяти при обращении к этой ячейке называется исполнительным адресом. Для преодоления ограничений вызванной малой разрядностью кодов команд используются всевозможные способы адресации, которые позволяют определять полный адрес памяти меньшим числом разрядов, вычислять адреса во время обработки, вычислять адреса данных относительно позиции команды таким образом, что можно загружать программу в любую область памяти без изменения адресов в программе.