Микропроцессорное устройство управления

Устройство управления состоит из:

• Регистр команд – предназначен для приема и хранения команды перед выполнением.

• Очередь команд – предназначен для увеличения производительности за счёт считывания новой команды из памяти, до окончания выполнения текущей команды.

• Счетчик команд – регистр, хранящий относительный адрес следующей команды в памяти. Регистр увеличивает своё значение при считывании следующей команды из памяти на величину равную длине считанной команды в байтах.

• Микропрограммное устройство управления - содержит набор команд процессора, то есть для каждой поддерживаемой команды в нем содержится микропрограмма, состоящая из сигналов управления блоками процессора.

Принцип работы.

Из памяти считываются команды, на которую указывает счётчик команд. Она попадает в очередь команд, затем в регистр команд. Микропроцессорное устройство получает команды из регистра, дешифрует ее, то есть выбирает необходимую микропрограмму и выполняет ее, получает значение операндов, выполняет над ними требуемое действие и сохраняет результат.

Сигналы магистрали процессора

Процессор Intel 486 имеет 168 контактов, среди которых 32 разрядная шина данных, 32 разрядная шина адреса и 104 разрядная шина управления.

Шина данных D31D0 – это двунаправленная шина, контроля четности, с 3 состоянием. По шине возможен обмен данными 32,16,8 разрядов.

Линия DP- для каждых 8 линей данных есть 1 дополнительная линия четности. С таким значением, чтобы количество единиц на полученных 9 линиях было четное.

PCHK# в случаи ошибки четности генерируются сигналом.

Для определения разрядности данных служат сигналы BS16# и BS8#.

BS16#	BS8#	Разрядность
0	0	8
0	1	16
1	0	8
1	1	32

Процессор при каждой передаче данных опрашивает эти линии и в случаи использования шины с меньшим разрядностью, разбивает данные на необходимое кол-во байт. Эти сигналы устанавливают устройство, с которым процессор производит обмен в зависимости от характеристик этого устройства.

А31-А0- это Двунаправленная шина с третьим состоянием определяет диапазон и количество адресов.

Минимальный адрес 00000000h₁₆

Максимальный адрес FFFFFFFFh₁₆

Количество адресов высчитывается по формуле a=2³²=4Гб

Так же на шину адреса процессор адресуется пространство ввода-вывода. Порты ввода-вывода предназначены для связи с различным видом устройств. Количество портов составляет 64Кб, то есть 2¹⁶. Для портов адресов ввода-вывода BE3#, BE0# сигналы используются для указания линий шины адреса, используемых для передачи адреса BE0#A7-A0, BE1#A15-A8, BE2#A23-A16, BE3#A31-A24.

ABS# сигнал подтверждения установки адреса. # обозначает, что активный уровень сигнала 0. Сигнал используется для обозначения начала нового цикла магистрали после установки адреса. В следующем так же возвращается в исходное состояние до начала нового цикла. Сигналы передаваемые по системной шине считаются действительными по фронту синхронизирующей последовательности, вырабатываемой специальным тактовым генератором, и поступающим на вход синхронизаций CLOCK (CLK).

Эта синхронизирующая частота называется частотой системной шины (FSB). Один период синхронизирующей частоты является элементарным интервалом при реализации протоколов обмена и называется тактом магистрали. Полная передача данных выполняется в течении двух или более тактов и называется циклом магистрали. Для определения типа цикла магистрали используются выходные сигналы процессора W/R#, D/C#, M/IO#.

W/R# режим чтения / записи (0-читает, 1- пишет)

D/C# режим передачи данных / команд (0-команд, 1-данных )

M/IO# обращение к оперативной памяти / к портам ввода-вывода (1-ОЗУ, 0-ввода-вывода)