4.1.1. Структура микропроцессора
На Рис. 64. представлена схема микропроцессора. Микропроцессор состоит из следующих структурных блоков:
Внутренней шины ;
Регистров общего назначения;
Арифметическо-логического устройсива (АЛУ);
Буфера шины адреса;
Буфера шины данных;
Устройства управления и синхронизации;
Регистра команд.
Внутренняя шина предназначена для связи между собой основных структурных блоков микропроцессора.
Регистры общего назначения содержат:
Регистр адреса;
Программный счетчик;
Указатель стека;
Оперативные, парные регистры;
Мультиплексор.
В состав АЛУ входит:
Буфер и аккумулятор для промежуточного хранения исходной цифровой информации;
Арифметическо-логическое устройчтво;
Регтстр признаков.
Рис. 64. Структура микропроцессора.
Регистр адреса служит для промежуточного хранения адреса обращения микропроцессора к конкретному структурному блоку системы. Адрес в этот регистр заносится перед посылкой его в шину адреса.
Программный счетчик служит для формирования адреса обращения к ячейкам памяти, в которых хранятся команды программы управления микропроцессорной системы. В линейных алгоритмах содержание счетчика увеличивается автоматически на единицу при выполнении очередной команды алгоритма.
Стеком называют часть оперативной памяти, в ячейки которой последовательно записывают оперативную информацию. При записи этой информации указатель стека автоматически увеличивается на число заполненных при записи ячеек памяти. И наоборот, при считывании информации из стека его ячейки последовательно очищаются, а указатель стека уменьшается на число списанных ячеек.
Для хранения оперативной информации служат так же оперативные регистры общего назначения, обращение к которым осуществляется через мультиплексор. Часть этих регистров предназначена для хранения адресной части команд, а ее исполнительная часть хранится в регистре команд.
4.1.1.1. Принцип работы микропроцессора при обработке команд.
Перед началом работы микропроцессора в его программный счетчик автоматически заносится адрес первой команды программы управления работой микропроцессорной системы. Этот адрес через регистр адреса передается в буфер шины адреса, из которого он затем выставляется на шине адреса. Одновременно на шине управления микропроцессором устройством управления и синхронизации выставляется команда «чтение», при исполнении которой из ПЗУ или ОЗУ по байтно в шину данных пересылаются составные части этой команды. Команда управления микропроцессорной системой состоит из двух частей: признака действия команды,который пересылается в «регистр команд» и двух адресов этой команды, которые пересылаются в программно недоступные регистры общего назначения «W» и «Z». В регистре команд исполнительная часть команды управления делится на ряд мелких команд, которые называются машинными циклами. Каждая из команд может содержать от 4 до 10 машинных циклов. Последовательностью «машинных циклов» происходит непосредственное управление работой микропроцессора. Регистр команд формирует также через устройство управления и синхронизации внешние команды, которые направляется в шину управления. После исполнения очередной команды программный счетчик автоматически увеличивает свое содержание на единицу, т.е. при линейном алгоритме происходит естественный переход к следующей команде программы управления микропроцессором. Если обрабатываемая команда является командой ветвления, то в регистр адреса пересылается содержание регистра общего назначения «W», в котором находится адрес перехода к следующей команде.