Назначение, классификация микропроцессоров.
Микропроцессор – это программно управляемое логическое устройство, предназначенное для обработки цифровой информации.
Классификация:
1. по назначению: универсальные (широкое применение, для решения различных задач); специализированные (для решения конкретных задач узкого профиля).
2. по разрядности: с фиксированной и изменяемой разрядностью (8-16-32разряда)
3. по числу внутренних регистров: 2-х; 4-ми; 16-ти; 64-ех.
4. по принципу организации управления вычислительным процессом: схемного; микропрограммного; смешанного.
5. по способу синхронизации: синхронного (рабочий цикл постоянный); асинхронного (меняется от команды).
Все МП делятся на 3 группы:
1. с полным набором команд. CISC – Complete Instruction Set Computing (используются в большинстве IBM XP ПК).
2. с сокращением набора команд. RISC – Reduced Instruction Set Computing, в этих МП содержится набор только простых, чаще всего встречающихся команд. При решении более сложных команд в МП производится сборка из простых команд.
3. с минимальным набором команд. MISC – Minimum Instruction Set Computing (на стадии разработки).
Характеристики МП.
1. Система команд – это максимальное число команд и их состав, которое может обрабатывать МП.
2. Разрядность обрабатываемых данных.
3. Быстродействие.
4. Производительность.
Структурная схема микропроцессора, принцип работы.
Структурная схема МП.
ГТИ – генератор тактовых импульсов
УУ – устройство управления
АЛУ – арифметика логическое устройство.
СК- счетчик команд
ЗУК / ЗУЧ – запоминающие устройства чисел / команд
RK – регистр команд
У/ Д /А – шины управления / данных / адреса
ГТИ вырабатывает тактовые импульсы для управления МП. По приходу сигнала УУ вырабатывает следующие действия: подает сигнал на СК, содержимое которого помешается на ША и далее на ЗУК, где по полученному адресу открывается команда, и она через ШД поступает в RK.
- Если команда обработки, то она поступает на УУ, где обрабатывается.
- Если команда арифметика логическая, то она через ША поступает в ЗУЧ, где достаются данные, которые обрабатываются в АЛУ. по завершению этого цикла счетчик команд автоматически увеличивает свое содержимое на 1.
Устройство управления. Назначение, структурная схема, принцип работы.
Команда содержит в себе адрес и код операции, если команда безадресная, то код из регистра поступает в дешифратор. Он его расшифровывает и шифратор операций вырабатывает управляющие сигналы к тем устройствам к которым они адресуются.
Если поступает адрес в команде, то он расшифровывается в БРА и по шине адреса передается к тому ЗУ к которому адресовано
СДК- вносит корректирующее воздействие
КОП-Код операции
БРА-блок расшифровки адреса
Арифметико-логическое устройство. Назначение, структурная схема, принцип работы.
Арифметические и логические операции над числами (операндами, словами) выполняются в главной части процессора- АЛУ.
УУПустройство
управления проц.
ЗУПЗапоминающее устройство проц.
Роль аккумулятора выполняет Рг1
См сумматор
Рг1 и Рг2 хранение слагаемых, вычитаемых…
УУВ устройство управл вычисления
ШЗД ШЧД шины записи и данных
С УП по IE в УУВ поступают тактовые импульсы, а из УУВ сигнал об окончании вычислений.
Из УП код арифм или лог опер поступает в УУВ, где формируются сигналы, соответствующие данной операции. Затем из ЗП выбирается первый операнд ( по адресу указанному в команде), который по ШЧД поступает на Рг1. Второй операнд, выбранный из ЗП по второму адресу поступает также в Рг2, После приема обоих операндов начинается выполнение операции, в ходе которой используются сигналы переноса, делаются необходимые сдвиги. Результат операции формируется в СМ. Сигналы, характеризующие признаки результата в См, называются признаками. Эти сигналы являются также составной частью понятия Состояние процессора.
По окончании формирования результата выбирается сигнал признака конца операции, в соответствии с которым результат из См поступает через ШЗД в ЗП по адресу. Кроме формирования результата в АЛУ могут выбираться различные сигналы, обозначающие признаки результата (признак переполнения, признак отрицательного результата…). Эти признаки поступают в УП и влияют на дальнейший ход выч процесса.