Характеристики і функції інтерфейсу мікропроцесорних систем.
Интерфейс (от англ. interface — поверхность раздела, перегородка) в общем случае определяет место или способ соединения/соприкосновения/связи. Этот термин используется в разных областях науки и техники. МП в микро-ЭВМ является лишь одним из множества компонентов, с которыми он как центральный управляющий элемент должен быть связан шинами данных и адреса, а также управляющими шинами. Для эффективного использования МП и микро-ЭВМ на его основе в МП должны поступать и МП должен вырабатывать сигналы, которые обеспечивают ряд важных функций. Рассмотрим основные из них.
Сопряжение МП с памятью. Для организации этой связи, помимо адресной шины, входной и выходной шин данных, должны вырабатываться сигналы записи и чтения и восприниматься сигнал готовности ЗУ.
Программно-управляемая передача данных между МП и УВВ. Кроме адресной информации и данных для программно-управляемой передачи, требуется управляющая информация: код выборки УВВ, управление записью и чтением, сигналы готовности , УВВ, признаки окончания работы УВВ и некоторые другие сигналы.
Прямой доступ в память .Для организации прямого доступа должны быть предусмотрены шина адреса для передачи адреса памяти в интерфейс ПДП и управляющие сигналы: запросы от: УВВ, разрешение на передачу, код выборки УВВ, признак окончания обменя и др. в МП, если микро-ЭВМ должна реагировать на произвольно возникающие внешние сигналы. Работа в режиме прерывания предполагает пользование входов запросов, выходов разрешения и некоторых других сигналов. Перечисленные связи и сигналы в микро-ЭВМ приведены на рисунке. В скобках указана требуемая разрядность шин.
Регістрова і стекова архітектури мікропроцесора.
РЕГИСТРОВАЯ АРХИТЕКТУРА:
В машинах данного типа процессор включает в себя массив регистров (регистровый файл), известных как регистры общего назначения (РОН). Эти регистры, в каком-то смысле, можно рассматривать как явно управляемый кэш для хранения недавно использовавшихся данных.
Размер регистров обычно фиксирован и совпадает с размером машинного слова. К любому регистру можно обратиться, указав его номер. Количество РОН в архитектурах типа CISC обычно невелико (от 8 до 32), и для представления номера конкретного регистра необходимо не более пяти разрядов, благодаря чему в адресной части команд обработки допустимо одновременно указать номера двух, а зачастую и трех регистров (двух регистров операндов и регистра результата). RISC-архитектура предполагает использование существенно большего числа РОН (до нескольких сотен), однако типичная для таких ЭВМ длина команды (обычно 32 разряда) позволяет определить в команде до трех регистров.
Регистровая архитектура допускает расположение операндов в одной из двух запоминающих сред: основной памяти или регистрах. С учетом возможного размещения операндов в рамках регистровых АСК выделяют три подвида команд обработки:
1) регистр-регистр;
2) регистр-память;
3) память-память.
В варианте «регистр-регистр» операнды могут находиться только в регистрах. В них же засылается и результат. Подтип «регистр-память» предполагает, что один из операндов размещается в регистре, а второй в основной памяти. Результат обычно замещает один из операндов. В командах типа «память-память» оба операнда хранятся в основной памяти. Результат заносится в память.
Вариант «регистр-регистр» является основным в вычислительных машинах типа RISC. Команды типа «регистр-память» характерны для CISC-машин. Наконец, вариант «память-память» считается неэффективным, хотя и остается в наиболее сложных моделях машин класса CISC.
СТЕКОВАЯ АРХИТЕКТУРА:
Особенностью вычислителей, построенных по стековой архитектуре является то, что входные, промежуточные и результирующие данные хранятся в памяти данных с последовательным доступом.
Для осуществления операции в стек необходимо записать данные на вершину стека (операция PUSH). Вершина и следующая за вершиной позиции стека подаются на вход АЛУ, выход АЛУ в свою очередь может управлять вершиной стека. ОТ – определяет выполняемую операцию.
PUSH A
PUSH B
ADD
POP C
//Где A, B, C – адреса в основной памяти.
Достоинства:
Простота аппаратной реализации.
Простота записи алгоритмов вычисления.
Простота мнемонического описания микроопераций (с одним или без операндом).
Недостатки:
Стек – запоминающее устройство с последовательным доступом обладающее медленной скоростью работы.
Данная архитектура не позволяет производить расширения или дополнения для увеличения мощности.