11111_Микропроцессоры. Определение, классификация, закономерности развития, области

применения. Обобщенная структура микропроцессора.

Под микропроцессором (МП) будем понимать в дальнейшем программно-управляемое устройство, осуществляющее процесс цифровой обработки информации и управления им и построенное, как правило, на одной БИС.

Классификация по критерию «количество данных - количество вычислений»: _

Основными направлениями развития микропроцессоров является увеличение их

производительности и расширение функциональных возможностей.

Архитектурой процессора называется комплекс его аппаратных и программных средств,

предоставляемых пользователю. В это общее понятие входит набор доступных программных

регистров и исполнительных (операционных) устройств, система основных команд и способов

адресации, объём и структура адресуемой памяти, виды и способы обработки прерываний.

Регистровая модель - представление в виде совокупности программно-доступных регистров, в

неё входит группа регистров общего назначения, служащих для хранения операндов, и группа

служебных регистров, обеспечивающих управление выполнением программы и режимом работы

процессора, организацию обращения к памяти (защита памяти, сегментная и страничная

организация и др.).

Регистры общего назначения образуют РЗУ - внутреннюю регистровую память процессора.

Обычно в состав служебных регистров входят:

· программный счетчик РС (program counter)

· регистр состояния SR (state register)

· регистры управления режимом работы процессора CR (control register)

Функционирование процессора представляется в виде реализации регистровых пересылок -

процедур изменения состояния этих регистров путем чтения - записи их содержимого.

_ Регистровое арифметико-логическое устройство (РАЛУ) – предназначено для выполнения

арифметических и логических операций и хранения промежуточных результатов операций.

Интерфейсная логика обеспечивает электрическое сопряжение с внешними устройствами и

формирование протокола обмена микропроцессора с периферийными устройствами.

Память предназначена для хранения программ и данных. Всегда состоит из ОЗУ и ПЗУ.

Устройство управления (УУ) обеспечивает выработку последовательности микрокоманд,

задающих различные операции, выполняемые АЛУ, интерфейсной логикой и памятью.

22222_Арифметико-логические устройства. Структура, подход к проектированию, основные

уравнения работы АЛУ.

АЛУ - это комбинационная схема, предназначенная для выполнения арифметических и поразрядно логических операций над многоразрядными словами. Основные требования к АЛУ:

выполнение различных арифметико-логических операций, обеспечение межразрядного переноса

при выполнении арифметических операций, обеспечение наращивания разрядности обрабатываемых слов однотипными секциями АЛУ.

Основой АЛУ является одноразрядный комбинационный сумматор SM*, который изменяет свою конфигурацию в зависимости от управляющего слова S(определяет тип операции над

операндами). Сигнал М обеспечивает выполнение арифметических операций при M = 1 и логических при M = 0 .

Работу одноразрядного комбинационного сумматора можно описать выражением:

Сложение реализуем следующим образом:

Обратный код положительного числа полностью соответствует прямому, а для получения

обратного кода отрицательного числа необходимо проинвертировать все разряды числа, кроме

знакового. Т.о. получим вычитание:

. Объединив выражения, получаем

основное уравнение АЛУ: