6. Управление памятью и внешними устройствами.

Память МП состоит из ячеек, каждой из которых присваи­вается свой адрес. Совокупность адресов, которые могут быть сформированы процессором, образует адресное пространст­во (АП) МПС. Адреса памяти могут занимать все АП или его часть, а линейно организованная память может быть условно представлена набором регистров (ячеек), число которых М, а разрядность - N.

Свои адреса имеют и внешние устройства (ВУ). МП при обмене данными должен выбрать одну из ячеек памяти или одно ВУ (выбор осуществляется схемами декодирования ад­реса). При управлении памятью и ВУ МП формирует адрес, который декодируется.

В МПС применяют несколько способов формирования адресов. При прямой адресации код адреса содержится в команде, подлежащей выполнению. При косвенной адреса­ции в команде явно или неявно указывается регистр процессо­ра, содержащий сведения об адресе операнда. Для выполне­ния команды требуется предварительная настройка – загрузка сведений в регистр косвенного адреса (индексный регистр). В Зависимости от действий, производимых над содержимым индексного регистра при формировании адреса, различают виды косвенной адресации. При простой косвенной адресации обращение к ячейке памяти производится по адресу, находящемуся в индексном регистре. При относительной косвенной адресации ячейки памяти получается суммированием содержимого индексного регистра и числа, задаваемого в команде. При непсредственной адресации в команде содержится операнд. Использование различных видов адресации сокращает объем и время выполнения программ.

С помощью способа адресации формируется физический адресный код, поступающий на ША для выбора ячейки памяти и ВУ. Адресация может быть абсолютной (обратиться к 1ейке памяти или ВУ можно по одному адресу) или неабсолютной (для ячейки памяти или ВУ выделяется зона адресов). Абсолютная адресация требует полного декодирования адреса, а неабсолютная - частичного, что упрощает схемы декодирования. В простых МПС адресный код состоит из двух частей. Одна часть указывает на страницу, в которой расположен объект ад­ресации, другая адрес объекта на данной странице. Страницей является та или иная часть АП.

С точки зрения использования АП памятью и ВУ различают концепции интерфейса с общей шиной и раздельной шиной:

- интерфейс с общей шиной - для адресов памяти и ВУ вы­деляются части общего АП. К ВУ обращение происходит как и к ячейкам памяти, т.е. с помощью тех же команд и той же шины. Недостаток - сужение АП для памяти, т.к. часть АП занимается ВУ. Достоинство - над данными, получаемыми от ВУ, можно производить операции, имеющиеся в системе команд МП для данных, находящихся в ячейках памяти. Интерфейс с общей шиной называют вводом/выводом, отображенным на память.

- интерфейс с и раздельной шиной - ячейки памяти и ВУ имеют свои АП. Требуются управляющие сигналы, определяю­щие, с каким типом объектов ведется обмен. Например, вводит­ся сигнал IO/M, указывающий, адресуется память или ВУ. Па­мять может использовать все АП. Для обмена с ВУ обычно име­ются только операции ввода IN port и вывода OUT port, и нет возможности применять к данным от ВУ набор команд, имею­щихся для работы с данными, хранимыми в памяти.

Диапазон адресов, к которым может обращаться МП (ем­кость АП) связан с разрядностью ША m соотношением АП = 2^m. С помощью 16-разрядной ША можно адресовать 2¹⁶ = 64К объ­ектов. АП используется блоками ОЗУ, ПЗУ и ВУ, к которым обращается процессор. Распределение АП между блоками про­изводится проектировщиком МПС, но у некоторых МП могут быть особенности, заставляющие отдавать определенную об­ласть АП для адресации соответствующих объектов.

Адреса в АП обычно выражают в 16-ричной системе счис­ления, для оценки емкости АП используется единица измерения К = 2¹⁰ = 1024 или М = 2²⁰ = 1048576.