- •Предпосылки использования микропроцессоров в современных электронных приборах и устройствах и тенденции их развития.
- •Классификация микропроцессоров.
- •Ф уУиС ункциональная схема эвм.
- •Понятие об архитектуре микропроцессов.
- •Характеристики и особенности микропроцессов с микропрограммным управлением и с фиксированным набором команд. Risc процессоры.
- •Общие принципы выполнения команд в микропроцессах. Временные интервалы.
- •Состав и назначение регистров в микропроцессах.
- •Набор и характеристики команд в микропроцессорах.
- •Алу, блок управления и синхронизации.
- •1 Шина данных -адресное алу:
- •Регистровое алу
- •Организация стековой памяти.
- •1002 – След операция 1002 – тек операция
- •Режим адресации с автоувеличением и косвенная адресация с автоувеличением (на примере микро эвм "Электроника - 60").
- •С автоувеличением (регистровый)
- •1002 – След операция 1002 – тек операция
- •Косвенный с автоувеличением
- •1002 – След операция 1002 – тек операция
- •Режим адресации с автоуменьшением и косвенная адресация с автоуменьшением (на примере микро эвм "Электроника - 60").
- •С автоуменьшением (регистровый)
- •1002 – След операция 1002 – тек операция
- •Косвенный с автоуменьшением
- •1002 – След операция 1002 – тек операция
- •Индексные методы адресации (на примере микро эвм "Электроника - 60").
- •Индексный (адресация со смещением)
- •1004 – След команда 1004 – тек команда
- •Косвенный индексный
- •1004 – След команда 1004 – тек команда
- •Методы адресации с использованием программного счетчика в микро эвм "Электроника - 60".
- •Методы адресации, используемые во всех микропроцессорах.
- •Регистры микропроцессора i8086.
- •Формирование адреса в микропроцессоре i8086.
- •Характеристики команд пересылки данных в микропроцессорах.
- •Выполнение команд пересылки данных в микропроцессорах.
- •Характеристики команд преобразования данных в микропроцессорах.
- •Выполнение команд переходов в микропроцессорах.
- •1 РегКом м4т
- •Вызов подпрограммы
- •Структуры ввода-вывода.
- •Программирование на машинном языке.
- •Программирование на языке Ассемблер. Кросс- и резидентный ассемблеры.
- •Директивы и макрокоманды ассемблера.
- •*Понятие о прерываниях в микропроцессорах. Принципы организации обслуживания прерываний.
- •*1Структуры прямого доступа к памяти. Функции, выполняемые контроллером прямого доступа к памяти.
Предпосылки использования микропроцессоров в современных электронных приборах и устройствах и тенденции их развития.
Часто цифровые устройства выполняют достаточно сложные задачи. Возникает вопрос - раз микросхемы достигли такого высокого быстродействия, то нельзя ли использовать одну и ту же микросхему многократно? Тогда можно будет обменивать быстродействие микросхем на сложность решаемой задачи. Именно этот обмен и позволяют осуществлять микропроцессоры. В этих микросхемах многократно используется одно и то же устройство -АЛУ (арифметическо-логическое устройство). Поэтому возможен обмен предельного быстродействия микроконтроллера на сложность реализуемого устройства. Именно по этой причине стараются максимально увеличить быстродействие микропроцессоров - это позволяет реализовывать все более сложные устройства в одном и том же объеме.
Ещё одной причиной широкого распространения микропроцессоров стало то, что микропроцессор - это универсальная микросхема, которая может выполнять практически любые функции. Универсальность обеспечивает широкий спрос на эти микросхемы, а значит массовость производства. Стоимость же микросхем обратно пропорциональна массовости их производства, то есть микропроцессоры становятся дешёвыми микросхемами и тем самым ещё больше увеличивают спрос.
В наибольшей степени все вышеперечисленные свойства проявляются в однокристальных микроЭВМ или как их чаще называют по области применения: микроконтроллерах. В микроконтроллерах на одном кристалле объединяются все составные части компьютера: микропроцессор (часто называют ядро микроконтроллера), ОЗУ, ПЗУ, таймеры и порты ввода-вывода.
Классификация микропроцессоров.
В современном мире трудно найти область техники, где не применялись бы микропроцессоры. Они применяются при вычислениях, они выполняют функции управления, они используются при обработке звука и изображения. В зависимости от области применения микропроцессора меняются требования к нему. Это накладывает отпечаток на внутреннюю структуру микропроцессора. По области применения определилось три направления развития микропроцессоров:
микроконтроллеры
универсальные микропроцессоры
сигнальные микропроцессоры
По внутренней структуре существует два основных принципа построения микропроцессоров:
Гарвардская архитектура
Архитектура Фон-Неймана
По системе команд микропроцессоры отличаются огромным разнообразием, зависящим от фирмы-производителя. Тем не менее можно определить две крайние политики построения микропроцессоров:
Аккумуляторные микропроцессоры
Микропроцессоры с регистрами общего назначения
В микропроцессорах с регистрами общего назначения математические операции могут выполняться над любой ячейкой памяти. В зависимости от типа операции команда может быть одноадресной, двухадресной или трёхадресной.
Принципиальным отличием аккумуляторных процессоров является то, что математические операции могут производиться только над одной особой ячейкой памяти - аккумулятором. Для того, чтобы произвести операцию над произвольной ячейкой памяти её содержимое необходимо скопировать в аккумулятор, произвести требуемую операцию, а затем скопировать полученный результат в произвольную ячейку памяти.
В настоящее время в чистом виде не существует ни та ни другая система команд. Все выпускаемые в настоящее время процессоры обладают системой команд с признаками как аккумуляторных процессоров, так и микропроцессоров с регистрами общего назначения.
В Гарвардской архитектуре принципиально различаются два вида памяти:
Память программ
Память данных
В Гарвардской архитектуре принципиально невозможно производить операцию записи в память программ, что исключает возможность случайного разрушения управляющей программы в случае неправильных действий над данными. Кроме того, в ряде случаев для памяти программ и памяти данных выделяются отдельные шины обмена данными. Эти особенности определили области применения этой архитектуры построения микропроцессоров. Гарвардская архитектура применяется в микроконтролерах, где требуется обеспечить высокую надёжность работы аппаратуры и в сигнальных процессорах, где эта архитектура кроме обеспечения высокой надёжности работы устройств позволяет обеспечить высокую скорость выполнения программы, за счёт одновременного считывания управляющих команд и обрабатываемых данных, а так же запись полученных результатов в память данных.
Отличие архитектуры Фон Неймана заключается в принципиальной возможности работы над управляющими программами точно так же как над данными. Это позволяет производит загрузку и выгрузку управляющих программ в произвольное место памяти процессора, которая в этой структуре не разделяется на память программ и память данных. Любой участок памяти может служить как памятью программ, так и памятью данных. Причём в разные моменты времени одна и та же область памяти может использоваться и как память программ и как память данных. Для того, чтобы программа могла работать в произвольной области памяти, её необходимо модернизировать перед загрузкой, то есть работать с нею как с обычными данными. Эта особенность архитектуры позволяет наиболее гибко управлять работой микропроцессорной системы, но создаёт принципиальную возможность искажения управляющей программы, что понижает надёжность работы аппаратуры. Эта архитектура используется в универсальных компьютерах и в некоторых видах микроконтроллеров.