Вопросы и задания

1. Какие элементы в микропроцессоре составляет вычислительное ядро? Поясните назначение и функции каждого элемента.

2. Что такое - программно доступные и недоступные регистры? Приведите классификацию регистров микропроцессора по этому признаку.

3. Поясните назначение и функции каждого регистра блока БР.

4. Что такое – исполняемый адрес? Какие существуют варианты его определения?

5. Поясните назначение элементов блока управления (БУ).

6. Поясните назначение блока синхронизации(БС). Что такое – МТ и МЦ?

7. Назовите назначение блоков интерфейса. Какие сигналы управления чтением и записью имеются у МП?

8. Какие сигналы управления прерываниями имеются у МП?

9. Какие сигналы управления захватом шин (прямого доступа к памяти) имеются у МП?

10. Какие сигналы управления режимом ожидания имеются у МП?

1.6. Типы машинных циклов и слово состояния

микропроцессора КР580ВМ80

Все команды МП выполняет по машинным циклам. МЦ и МТ нумеруются как М1, М2,…М5 и Т1, Т2,…Т5. В справочных данных по командам (приложение 1) указываются размеры команд в байтах (Б), циклах (Ц) и тактах (Т). Величина Б, равная 1, 2 или 3, указывает, сколько ячеек ПЗУ занимает команда, причем в первой ячейке ПЗУ записывается код операции (КОП), а в последующих – операнд. Величина Т, равная 4…18, является характеристикой времени выполнения команды в тактах. Если период тактовых сигналов равен 0,4 мкс и, например, команда STA содержит 13 тактов, то время выполнения ее составляет 5,2 мкс.

Совокупность МЦ образуют командный цикл (КЦ). КЦ состоит из следующих друг за другом двух фаз - фазы чтения и фазы выполнения команды (рис.1.18).

Фаза чтения всегда содержит МЦ М1, в котором происходит выборка кода операции (КОП) из ПЗУ. В тактах Т1…Т3 цикла М1 КОП вводится в регистр команд РК, а в тактах Т4 и Т5 происходит дешифрация КОП. В фазе чтения возможно выполнение еще двух циклов М2 и М3, в которых считываются из ПЗУ байты о перанда команды и помещаются во временные регистры W и Z.

Фаза выполнения следует после фазы чтения. В зависимости от вида команды начало фазы выполнения может иметь пять вариантов (рис.1.18) с введением сверх МЦ фазы чтения новых МЦ или без них. В последнем случае команда оперирует с данными, находящимися внутри ИМС процессора.

В се МЦ, несмотря на их функциональные отличия, имеют одинаковую структуру и способ выполнения (рис.1.19). На первом такте (Т1) любого МЦ микропроцессор выдает на ШД слово состояния СС, в котором сообщает тип цикла. По сигналу "Строб записи СС" оно переписывается в регистр слова состояния РСС. Все это время двунаправленный шинный формирователь (ДШФ), на который поступает сигнал DBIN=0, находится в состоянии вывода информации из МП.

В следующих за Т1 тактах вид микроопераций зависит от исполняемой команды и от содержания СС. Назначение разрядов СС приведено в табл.1.1.

Таблица 1.1

Бит	Название бита	Назначение бита
D7	Память	Активный сигнал 1 указывает на то, что считывается байт данных из памяти, причем чтение будет стробировано сигналом (рис.1.20)
D6	Ввод из ВУ	Активный сигнал 1 указывает на то, что на ША находится адрес ВУ, а с ШД вводятся в аккумулятор данные, причем ввод простробируется сигналом (рис.1.20)
D5	М1	Активный сигнал 1 указывает на то, что выполняется цикл М1 чтения КОП
D4	Вывод в ВУ	Активный сигнал 1 указывает на то, что на ША находится адрес ВУ, а на ШД - содержимое аккумулятора, запись которого в ВУ простробируется сигналом (рис.1.20)
D3	ПОст - подтверждение останова	Активный сигнал 1 указывает на то, что МП перешел в состояние ОСТАНОВ, который инициируется программно по команде HLT
D2	Стек	Активный сигнал 1 указывает на то, что на ША находится адрес ячейки стека, расположенной в ОЗУ
D1	Запись в ОЗУ или ВУ (Запись)	Активный сигнал 0 указывает на то, что в текущем МЦ производится запись данных в ОЗУ или в ВУ. В противном случае будет чтение из ЗУ или ВУ
D0	ППр - подтверждение прерывания	Активный сигнал 1 совместно с сигналом DBIN используется для стробирования команды RST, которая считывается из ВУ, запросившего прерывание (рис.1.26)

Машинные циклы МП КР580ВМ80 можно разбить на 10 типов в зависимости от сочетания сигналов СС. Типы машинных циклов приведены в таблице 1.2.

Таблица 1.2

№	Название машинного цикла	D7 - Память	D6 - Ввод	D5 - М1	D4 – Вывод	D3 – ПОст	D2 – Стек	D1 – Запись	D0 - ППр
1	Выбор кода операции – цикл М1	1	0	1	0	0	0	1	0
2	Чтение из памяти	1	0	0	0	0	0	1	0
3	Запись в память	0	0	0	0	0	0	0	0
4	Чтение из стека	1	0	0	0	0	1	1	0
5	Запись в стек	0	0	0	0	0	1	0	0
6	Чтение из ВУ (ввод)	0	1	0	0	0	0	1	0
7	Запись в ВУ (вывод)	0	0	0	1	0	0	0	0
8	Подтверждение прерывания	0	0	1	0	0	0	1	1
9	Подтверждение останова	1	0	0	0	1	0	1	0
10	Подтверждение прерывания в режиме "Останов"	0	0	1	0	1	0	1	1

Слово состояния используется для формирования сигналов шины управления ШУ.

Кроме естественного выполнения команд, считанных из ПЗУ, по схеме, приведенной на рис.1.3, возможны особые состояния, как ПРЕРЫВАНИЕ, ЗАХВАТ, ОЖИДАНИЕ и ОСТАНОВ.

В состояние ПРЕРЫВАНИЕ МП переходит при поступлении сигнала INT=1. МП заканчивает выполнение текущей команды и выполняет командный цикл "Подтверждение прерывания". В цикле М1 код операции считывается не из ПЗУ, а из внешнего устройства, запросившего прерывание.

В состояние ЗАХВАТ МП переходит при поступлении сигнала HOLD=1. Далее МП заканчивает выполнение текущего МЦ команды и переводит свои ША и ШД в третье состояние. Внешнее устройство, запросившее ЗАХВАТ, получает прямой доступ к памяти. После окончания действия сигнала HOLD МП продолжает выполнять отложенный МЦ.

В состояние ОЖИДАНИЕ МП переходит при поступлении сигнала RDY=0. Далее МП после выполнения такта Т2 приостанавливает выполнение текущего МЦ. МП не отключается от шин и никаких операций над прерванной командой не выполняет. После окончания действия сигнала RDY МП продолжает выполнять отложенный МЦ.

В состояние ОСТАНОВ МП переходит при выполнении команды HLT. После МЦ М1 выполняется МЦ "Подтверждение останова", после 2-го такта которого МП переходит в режим аналогичный состоянию ОЖИДАНИЕ. Вывести из состояния ОСТАНОВ можно тремя способами:

1). Подать сигнал запроса захвата шин HOLD=1.

2). Подать сигнал запроса прерывания INT=1.

3). Подать сигнал сброса RES=1.