4.2 Структура микропроцессора
Структура микропроцессора определяет состав и взаимодействие основных устройств и блоков, размещенных на его кристалле.
Рисунок 1.3 - Обобщенная структура микропроцессора (Структурная схема 8-разрядного МП)
Микропроцессор, в общем случае (рис.1.3), состоит из трех основных функциональных узлов: арифметико-логического устройства, устройства управления и блока регистров. Работа всех узлов синхронизируется общим внешним тактовым сигналом процессора. Блок регистров включает в себя регистры общего назначения (РОН), регистры адреса и команды, регистры для кратковременного хранения чисел, участвующих в операции, а также для хранения результатов вычислений. Числа и команды представляются двоичным кодом, поэтому все показанные на рис.1.3 соединения являются многоразрядными шинами. В микропроцессоре шины являются средствами для передачи адресов, данных и управляющих сигналов.
4.2.1 Арифметико-логическое устройство (алу)
АЛУ выполняет обработку данных (АЛУ выполняет все арифметические и логические операции). Типичными операциями, выполняемыми АЛЛУ, являются сложение, инвертирование, сдвиг, а также операции инкремента и декремента. АЛУ содержит два входных порта и один выходной порт. Оба входных порта снабжены буферами, роль которых выполняют регистры временного хранения данных – буферные регистры. АЛУ принимает данные или с внутренней шины данных МП, или из специального регистра, именуемого аккумулятором. Единственный выходной порт АЛУ пересылает слово данных в аккумулятор.
Схема десятичной коррекции позволяет производить операции десятичной арифметики. Точнее, позволяет выполнять обработку данных, представленных в двоично-десятичной системе счисления.
4.2.2 Регистры мп
Регистры - это внутренняя память процессора. Представляют собой ряд специализированных дополнительных ячеек памяти, а также внутренние носители информации микропроцессора. Регистр является устройством временного хранения данных, числа или команды и используется с целью облегчения арифметических, логических и пересылочных операций (состоит из совокупности триггеров). Все МП имеют шесть основных регистров: состояния, буферные, команд, адреса памяти, счетчик команд и аккумулятор. Остальные регистры предназначены для упрощения работы программиста.
4.2.2.1 Аккумулятор
Аккумулятор – главный регистр МП при различных манипуляциях с данными. Для выполнения любой операции над данными их необходимо поместить в аккумулятор. Данные поступают в него с внутренней шины данных МП. В свою очередь аккумулятор может посылать данные на эту шину. На пути прохождения данных из аккумулятора в АЛУ находится буфер аккумулятора. Большинство арифметических и логических операций осуществляется путём использования АЛУ и аккумулятора. Любая из таких операций над двумя словами данных предполагает размещение одного из них в аккумуляторе, а другого в памяти или в каком-либо регистре. Результат операции АЛУ размещается в аккумуляторе. При этом исходное содержимое аккумулятора теряется.
Количество разрядов аккумулятора соответствует разрядности шины данных МП. Некоторые МП имеют аккумуляторы двойной длины или группу аккумуляторов.