6 Разработка структуры центральной части микро эвм на базе микропроцессора
6.1 Разработка структуры микро ЭВМ
Данная ЭВМ может быть логически разделена на компоненты трех типов – микропроцессор, оперативную память и модули ввода/вывода. Количество компонентов оперативной памяти и модулей ввода вывода может быть несколько. Обмен данными между компонентами ЭВМ осуществляется с помощью функционально назначенных линий – шин. Совокупность шин объединена в магистраль. Схема микро-ЭВМ показана на рисунке 6.1
Р исунок 6.1 – Структурная схема эвм
Состав схемы, приведенной на рисунке 6.1:
Микропроцессор – гипотетический микропроцессор, разработанный в четвертом разделе пояснительной записки;
ОЗУ – память, адресуемая со стороны программы, из которой команды и данные могут непосредственно передаваться в регистры для последующей обработки;
ПЗУ – постоянное полупроводниковое запоминающее устройство, содержимого которого не может быть изменено
Модуль ввода/вывода – устройство, отвечающее за организацию работы одного или нескольких внешних (периферийных) устройств и за обмен данными между этими устройствами и оперативной памятью и/или регистрами;
6.2 Разработка шин
Шина управления связана с устройством управления и синхронизации, по которой управляющие сигналы поступают к устройствам ЭВМ. Схема связи шины управления и УУиС показана на рисунке 6.2.
Рисунок 6.2 – Схема связи УУиС и ШУ
6.3 Разработка ОЗУ
ОЗУ является одним из важных компонентов ЭВМ. В ОЗУ хранятся все данные и команды, используемые в дальнейшем процессором. Структура ОЗУ показана на рисунке 6.3.
Р
исунок
6.3 – Структура ОЗУ
При обращении к памяти для чтения данных в регистр адреса записывается адрес ячейки ОЗУ и подаётся управляющий сигнал чтения. После некоторой задержки, определяемой быстродействием памяти, в регистре данных записывается значение считанной ячейки.
При записи данных в регистр адреса записывается адрес ячейки, куда необходимо записать данные. Информация заносится в регистр данных. После этого подается управляющий сигнал записи.
6.4 Управление выполнения команд. Описание функций.
Процесс выполнения программы является последовательностью циклов выполнения отдельных команд, при чем сам цикл разбивается на более мелкие компоненты.
Процесс выполнения команд представляет последовательность отдельных шагов – фаз. Каждая фаза представляет последовательность простейших операций, называемых микрооперациями. Отдельная микрооперация – это передача данных между регистрами, передача данных из регистра на внешнюю магистраль, сложение в АЛУ и множество других операций.
Устройство управления решает две задачи: организует выполнение процессором микроопераций в нужной последовательности и формирует управляющие сигналы, необходимые для выполнения каждой микрооперации.
Формируемые в устройстве управления сигналы открывают или закрывают соответствующие логические вентили, что приводит в результате к передаче данных в регистры или из регистров и выполнению операций в АЛУ.
Один из подходов реализации устройства управления состоит в том, что устройство строится как комбинационная логическая схема. На ход этой схемы подаются логические сигналы, соответствующие текущей машинной команде, а на выходе формируется множество управляющих сигналов.
Компонентами машинной команды являются: код операции (определяет, какие преобразования должен выполнить процессор с переданными ему элементами данных), ссылка или ссылки на операнд-источник (те данные которые должны быть преобразованы в процессе выполнения команды), ссылка на результат (куда поместить результат), ссылка на следующую выполняемую команду (определяет, откуда должна быть извлечена следующая команда).