6. Общие принципы выполнения команд в микропроцессах. Временные интервалы.

Синхронизация:

Ф¹ _н2

а ) двухфазная

Ф² _н2

б

Меандр

) однофазная

скважность = 2 (отношение Т к длительности сигнала)

1. Внешняя синхронизация с помощью резонатора (кварц.)

2. Внутренняя синхронизация

(-): меньшая стабильность по отношению к кварцу

Временные интервалы:

Машинный цикл

Командный цикл

такт

состояние

Такт – интервал времени, необходимый для выполнения одной операции

Машинный цикл формируется при необходимости обращения к системной шине

Командный цикл – время, необходимое для выполнения команды

Фазы выполнения команд МП:

1. Фаза выборки

2. Фаза дешифрации

3. Фаза выполнения

В фазе выборки МП должен обратиться к ячейке памяти, перенести ее содержимое в шину адреса

РС

Шина Адреса

СУиС

Шина данных

ЧтПам

РегКом

СУиС

В фазе дешифрации используется дешифратор

РегКом

Для информирования СУиС о необходимости

продолжения выборки команды вводится СБ.

В него записывается длина команды и вычитается

ДешифКом

единица. Значение СБ=0 говорит о том, что фаза

выборки закончена.

В фазе выполнения СУиС активизирует на какой-либо объект схемы

Шина адреса

Рег Адреса

РС

Принятая из ОЗУ команда поступает в регистр команд, входящий в состав УУ процессора. Затем производится дешифрация команды, в процессе которой определяется вид выполняемой операции (расшифровка КОП) и формируется адрес необходимых операндов (расшифровка КАД). В соответствии с кодом поступившей команды УУ процессора генерирует последовательность микрокоманд, обеспечивающих выполнение заданной операции. Каждая микрокоманда выполняется в течении одного машинного такта - периода тактовых импульсов Tt, который задается тактовой частотой микропроцессора Ft = 1/Tt. Тактовые импульсы с частотой Ft формируются генератором тактовых импульсов (ГТИ), который входит в состав микропроцессора или реализуется в виде внешнего устройства, подключаемого к соответствующему входу микропроцессора. Величина Tt определяет время выполнения отдельных микрокоманд, последовательность которых обеспечивает получение необходимого результата операции (поступившей команды).

Для выполнения каждой поступившей команды требуется определенное количество командных циклов и тактов. Командным циклом называется промежуток времени, требуемый для выполнения обращения к ОЗУ или внешнему устройству с помощью системной шины. Обычно реализация такого цикла занимает от 2 до 4 системных тактов (периодов синхросигналов шины), которые требуются для установки требуемого адреса, выдачи сигналов, определяющих вид цикла – чтение или запись, получения сигнала готовности к обмену (от памяти или внешних устройств) и собственно передачи данных или команд.

При выполнении каждой команды в первых тактах производится ее выборка из ОЗУ по адресу, который задается содержимым программного счетчика PC. Последующая дешифрация выбранной команды определяет необходимое число циклов для ее выполнения. Если для выполнения команды не требуется считывание операндов из памяти (внешних устройств) или запись в память (вывод на внешние устройства) результатов операции, то такая команда выполняется за один цикл. При считывании операндов из памяти (внешних устройств) или записи результата в память (вывод на внешние устройства) требуется выполнения дополнительных циклов чтения (ввода) или записи (вывода). В зависимости от разрядности обрабатываемых операндов и разрядности используемой системной шины число циклов, необходимых для выполнения команд может быть различным: от 1 (выборка команды) до 4-5 (зависит от команды, разрядности шин и операндов).