Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

лекции / лекции / лекция №2

.doc
Скачиваний:
58
Добавлен:
21.02.2014
Размер:
72.19 Кб
Скачать

Машинные циклы

Операции выполняемые МП в машинном цикле, определяются восьмиразрядной информацией, характеризующей состояние внутренних узлов МП. Этот байт состояния называется словом состояния процессора и выдается на шину данных (ШД).

Первым машинным циклом при выполнении любой команды всегда является цикл М1 извлечения кода команды. На первом такте каждого машинного цикла МП БИС указывает тип выполняемого цикла с помощью 8-разрядного слова состояния, выдаваемого на МД.

Разновидности машинных циклов микропроцессора

Машинный цикл

Обозначение сигнала слова-состояния процессора

D0

INTA

D1

WO

D2

STACK

D3

HLTA

D4

OUT

D5

M1

D6

INP

D7

MEMR

М1-выборка команды

0

1

0

0

0

1

0

1

Чтения из ЗУ

0

1

0

0

0

0

0

1

Записи в ЗУ

0

0

0

0

0

0

0

0

Чтения из стека

0

1

1

0

0

0

0

1

Записи в стек

0

0

1

0

0

0

0

0

Ввода

0

1

0

0

0

0

1

0

Вывода

0

0

0

0

1

0

0

0

Прерывания

1

1

0

0

0

1

0

0

Останова

0

1

0

1

0

0

0

1

Прерывания при останове

1

1

0

1

0

1

0

0

D0 – INTA (обработка прерывания) сигнал подтверждения прерывания

D1 - (запись) – указывает, что в текущем машинном цикле выполняется запись в память. 0- запись, 1- чтение.

D2 – STACK (стек) – указывает на обмен со стеком

D3 – HLTA (обработка останова) – подтверждение останова

D4 – OUT (вывод) – запись в устройство ввода – вывода. Указывает, что в текущем машинном цикле выполняется операция вывода

D5 – M1 (M1) – указывает на чтение 1-го байта команды

D6 – INP (ввод) – чтение из устройства ввода – вывода. Указывает, что в текущем машинном цикле выполняется операция ввода

D7 – MEMR (память) – указывает на чтение из ЗУ.

Отдельные разряды слова состояния задействуются в микро-ЭВМ для формирования магистрали управления .Слово состояния выдается на МД лишь на интервале синхросигналов С (такты Т1 и Т2) ,а используется на протяжении всего машинного цикла ,поэтому необходимо записать его в специальный регистр слова состояния РгСС. На риунке ,а приведена схема записи слова состояния. Запись осуществляется с использованием сигнала С синхросигнала Ф1.Сигнал С появляется в начале каждого цикла и занимает промежуток времени между положи­тельными фронтами синхросигнала Ф2 на тактах Т1 и Т2 (рисунок ). Таким образом, запись слова состояния осуществляется сигналом Ф1 на такте Т2. На рисунке приведена схема записи слова состояния с помощью схемы многорежимного буферного регистра К589ИР12.

Рисунок - Схема записи слова состояния МП БИС (а) и временная

диаграмма записи (б)

Рассмотрим временные диаграммы работы микро-ЭВМ при различных машинных циклах. Извлечение кода команды, данных из памяти или внешнего устройства. Цикл М1 является основным циклом, с которого начинается выпол­нение любой команды, поэтому временные процессы для него рассмотрим более подробно. Анализ процессов будем проводить но каждому машинному такту Т.

На такте Т1 (рисунок ) программный счетчик МП БИС выдает на МЛ адрес ячейки памяти, из которой будет считываться код команды. При этом схема приращения адреса МП БИС автоматически увеличивает на единицу значение числа, записанного в программном счетчике. Положительным фронтом сигнала Ф2 формируется сигнал СИНХР и выдается слово состояния на МД. Сигнал ПРИЕМ, управляющий двунаправленным шинным фор­мирователем (ДШФ) МД, на этом такте равен нулю, что позволяет слову состояния поступить на МД микро-ЭВМ.

На такте Т2 слово состояния записывается в регистр. Положительным фронтом Ф2 заканчивается сигнал СИНХР и формируется единичный сигнал ПРИЕМ. позволяющий данным поступить на вход МП БИС через двунаправленный шинный формирователь.

Рисунок - Схема записи слова состояния в регистр слова состояния

Рисунок - Временные диаграммы процесса получения МП БИС, кода

Команды

На такте Т2 из сигнала ПРИЕМ и седьмого разряда слова состояния (Д7) формируется сигнал на чтения данных из памяти (Чт. ПАМЯТЬ), позволяющий данным поступать из памяти на МД (рисунок ). Изменения данных на этом такте восприниматься МП БИС не будут, так как их запись осуществляется в фиксированные моменты времени на такте Т3. на этом же такте анализируется состояние сигналов ГОТОВ, ЗАХВАТ и ОП.ОСТ (рисунок

При нулевом сигнале на входе З.ЗХ, в разряде Д4 слова состояния и единичном сигнале на входе ГОТОВ МП БИС переходит к выполнению такта Т3.

Рисунок - Схема чтения кода команды или данных из памяти.

Если к моменту появления отрицательного фронта Ф2 на такте Т2 на входе ГОТОВ будет иметь нулевой потенциал, то МП БИС на такте Т3 переходит в режим ожидания. В этом режиме приостанавливается процесс обработки данных и формируется единичный сигнал на выходе ОЖИДАНИЕ, подтверждающий это состояние. Время ожидания выражается целым числом тактов и может длиться бесконечно долго. На каждом такте в этом режиме при отрицательном фронте Ф2 будет проверяться состояние сигнала на выходе ГОТОВ.

На такте Т3 в момент отрицательного фронта сигнала Ф1 производиться запись данных во внутренний регистр кода команды. Положительным фронтом Ф2 оканчивается сигнал ПРИЕМ на выходе МП БИС и, следовательно, сигналы Чт.ПАМЯТЬ. Отметим, что импульс на выходе ПРИЕМ будет формироваться МП БИС на машинных циклах: извлечения кода команды (М1), чтения данных из памяти, прерывания, чтения из стека или внешнего устройства.

На последующих тактах Т4 и Т5 дешифратор кода команды расшифровывает код команды, определяет количество байтов в команде, формирует команды на внутренние пересылки данных и подготавливает МП БИС к выполнению следующих машинных циклов.

Отличие машинных циклов чтения данных из памяти, стека или ВУ по сравнению с циклом М1 будет заключаться лишь в том, что МП БИС будет воспринимать числа, полученные на такте Т3 по МД не как код команды, а как данные. При записи данных с ВУ на МУ формируется сигнал чтения устройства ввода – вывода (Чт. ВВ) из сигнала прием и разряда Д6 слова состояния. Этот сигнал позволяет ВУ выдать информацию на МД микро – ЭВМ.

Запись данных в память или внешнее устройство.

На такте Т1 содержание регистра МП БИС выдается на МА, а на МД выдается слово состояния.

На такте Т2 на МД выдаются данные для записи в память.

На такте Т3 формируется сигнал, по которому будет проходить запись данных в память или ВУ.

На протяжении всего машинного цикла записи данных в память сигнала ПРИЕМ находится на нулевом уровне, что позволяет двунаправленному шинному формирователю работать в режиме выдачи данных на МД микро – ЭВМ.

Процесс записи данных во ВУ аналогичен записи данных в память. Единственное отличие этого процесса заключается в формировании сигнала записи ЗпВВ. Для этого используется сигнал с выхода ЗП и разряд Д4 слова состояния.

Рисунок - Схема записи данных в память (а) и временные диаграммы

процесса (б)

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.