22.Структура элементарного микропроцессора.

Основным устройством всех информационных систем является центральный процессор, роль которого выполняет чаще всего микропроцессор. Микропроцессор содержит элементы размещения данных, называемые регистрами и операционное устройство АЛУ. В него входит схема декодирования команд (дешифратор), устройство управления и синхронизации, а также необходимые соединения с устройствами ввода/вывода (они сделаны в виде магистральной шины).

Основные функции микропроцессора, как основы центрального процессора, следующие:

1. извлечение, декодирование и выполнение команд в указанном порядке

2. передача данных из памяти и в память, из устройства ввода/вывода и в него

3. ответы на внешние прерывания

4. установка общей синхронизации (установка всех временных соотношений) сигналов управления за всей системой

Рис.24 Структура элементарного микропроцессора

Кроме указанных на рисунке регистров, современные микропроцессоры содержат много дополнительных специальных регистров.

АЛУ выполняет следующие операции: сложение, сдвиг–перестановка, сравнение, инкрементирование, декрементирование, отрицание, конъюнкция, дизъюнкция, исключающее ИЛИ, дополнение, сброс, инициализация (установка исходного состояния).

Рис.25 Функционирование АЛУ

АЛУ может принимать данные или с внутренней шины данных микропроцессора посредством РВХД, или с накопительного регистра (аккумулятора), куда могут попасть с шины данных, или с сумматора, как результат выполнения предыдущей команды.

Когда АЛУ складывает два слова, одно из них находится в аккумуляторе, после сложения результат направляется в аккумулятор для временного хранения.

Одним из важнейших устройств АЛУ является регистр состояний (флажковый индикатор). Этот регистр состоит из группы триггеров, которые устанавливаются или сбрасываются исходя из результатов последней операции, выполняемой АЛУ. Эти триггеры содержат указатели ноля, отрицание результата переноса и др. они используются для принятия решений, когда вводятся команды ветвления программы.

Устройство управления и синхронизации является в микропроцессоре наиболее сложным. Оно управляет протеканием всех процессов как внутри микропроцессора, так и во всей микропроцессорной системе. Каждая команда программы делится на два этапа: извлечение и выполнение.

Каждый из них может быть разделён на элементарные микропрограммы. Микропрограммы каждой команды находятся в секции декодирования микропроцессора и выполняются в блоке выполнения и синхронизации данных.

16–тиразрядный регистр микропроцессора называется счётчиком команд, который служит для хранения адреса следующей команды, которая извлекается из памяти. Счётчик команд может адресовать 64Кслов памяти (). Он считает прямым счётом, но нормальная последовательность команд может изменяться специальными командами ветвления, прерывания, вызова подпрограммы и возврата из них. Последовательность извлечения, декодирования, выполнения команд является основой функционирования микропроцессорной системы. Команда извлечение из памяти программы определяет код операции (КОП) команды и помещается в регистр команд микропроцессора устройством его управления. Код операции расшифровывается дешифратором команд микропроцессора, который указывает микропроцессору процедуру управления и синхронизации, которой и должна следовать программа для выполнения заданной команды.