5. Структура и функциональное назначение основных блоков микропроцессора.

Схема на экз. Обозначения на схеме:

УУиС - устройство управления и синхронизации.

РК - регистр команд.

РА-регистр адреса

ПС- программный счетчик

УС-указатель стека.

8-регистров памяти: w,z,B,C,D,E,H,L (парные)

АЛУ - арифметически-логическое устройство.

РОН - регистры общего назначения.

БША, БШД - буфер ША, ШД.

Аккумулятор,

Рпризн - регистр признаков.

МП - выполняет 2 функции:

1. Обработка команд

2. Обработка цифровых сигналов.

Работа МП при обработке команд.

Программный счетчик автоматически устанавливается на номер 1 команды, далее этот номер автоматически переносится в регистр адреса и через БША выносится в ША который некоторое время поддерживает этот адрес на ША. Одновременно УУС выставляет на ШУ команду чтения по которой ПЗУ выставляет на ШД последовательно команду управления МП-ром.

Блок, которому предназначен номер этой команды, по шине ШД побайтно через буфер ШД посылает цифровой код этой команды.

Эта команда может быть до 3 байтов.

В 1 байте содержится исполнительная часть команды - этот байт по внутренней шине направляется в РК, где делится на отдельные машинные циклы, которые последовательно выполняются УУС(признаки операций могут содержать 4-10 машинных циклов). Последующие 2 байта содержат адресную часть команды. Эта часть через БШД, внутр. шину, мультиплексор направляются в программно недоступные регистры W,Z.

После завершения машинных циклов команды программный счетчик автоматически увеличивает свое содержание на 1.

Работа МП при обработке цифровых сигналов.

Обработка цифровых сигналов МП осуществляется АЛУ, которое воспринимает все возможные арифметические и логические действия с помощью сумматора.

Адрес 1 цифрового сигнала находится в W, а адрес 2 операнда в Z. При вызове первого операнда содержание регистра W переносится в регистр адреса, а затем через БША в БА,. Одновременно одним из машинных циклов на ШУ выставляется команда чтения, по которой ячейка памяти выставляет на ШД цифровой сигнал, который через БШД и внутр. шину направляется в аккумулятор, в котором хранится это число до обработки в АЛУ.

Аналогично, по адресу хранящемуся в регистре Z в буфер направляется 2 цифровой сигнал, после чего по одной из команд после чего по одной из команд маш. цикла эти сигналы единовременно обрабатываются в АЛУ. Результат всегда направляется в аккумулятор и в регистр признака, в котором хранится не результат, а признак обработки сигналов.

Признак - знак, равенство 0, четность, нечетность(используются для команд ветвления).

Стек - часть ОЗУ, в которую последовательно записывается некая числовая информация. При этом при записи в очередную ячейку указатель стека увеличивается на 1. а при чтении уменьшается на 1.

Все структурные блоки МП – ра соединены ч\з внутреннюю шину.

БФД – буфер данных.

АЛФ – арифметически- логическое устройство (для обработки цифровых сигналов.)

Информация на АЛУ подается через 2 буфера; БР – 1 и БР – 2. Оба буфера связаны с аккумулятором (А), который имеет двустороннюю связь с АЛУ и предназначен для последовательного приема цифровых сигналов из шины данных хранения результата их обработки и для передачи этого результата в шину данных. Кроме того АЛУ имеет связь с регистром признаков (Ф) в которой хранятся признаки (флаги) результатов обработки цифровых сигналов.

7 6 5 4 3 2 1 0

S

Z

-

AC

-

P

-

C

Всего здесь 5 флагов.

S – знак результата (0 – «+»; 1 – «-»)

Z – признак нулевого результата.

АС – признак дополнительного переноса из 3 – его в – 4 – разряд.

Р – признак четности результата.

С – признак переноса единицы из старшего разряда.

Все эти признаки использовались в командах ветвления.

РК – регистр команд (для хранения исполнительной части команды управления МП – ром.)

ДК – регистр команд (преобразует исполнительную часть команды в совокупность машинных циклов (4 – 10 циклов)).

Схема управления и синхронизации для формирования и восприятия команд, которые посылает МП – другим блокам микропроцессорных систем. (пр. чтение – запись, прерывание, подтверждение прерывание…)и команд, которые посылают в МП – ор (пр. запрос прерывания, готовности внешнего устройства к работе, захвата приоритета, сброс)

На МП – ор всегда поступает 2 тактовых импульса синхронизации.

Такая частота управляет циклом МП – ра.

Регистры общего назначения. Обращения к ним осуществляется ч\з мультиплексор (МПЛ) и ч\з внутреннюю шину. В состав регистров о.н. входят.

Регистр WZ -это программно недоступные регистры общего назначения и предназначены для хранения адресной части команды.

Регистр ВС- регистр ДЕ; регистр HL – предназначен для хранения промежуточных результатов при программировании работы МП – РА, программно доступны.

Стек – область ОЗУ в которую последовательно загружаются промежуточные результаты. При этом при загрузке очередной ячейки стека, указатель стека увеличивается на 1 и так последовательно до полной загрузки стека.

Считывание содержания стека происходит обратном порядке. При считывании указатель стека уменьшается последовательно на 1.

ПС программный счетчик -служит для формирования адреса обращения к внешним устройствам. Содержание ПС формирует содержание регистра адреса, который связан с буфером адреса. Буфер адреса выставляет числовой код адреса на шине адреса.