Команды управления микропроцессором
В эту группу входят команды однобайтового формата HLT – останов, NOP – нет операции, EI – разрешить прерывания и DI – запретить прерывания.
По команде «останов» выполнение операций заканчивается, выходы шины адреса и данных микропроцессора переводятся в высокоимпедансное состояние. Из состояния останова микропроцессор может быть выведен только внешними сигналами сброса – RESET и прерывания – INT (прерывания должны быть предварительно, до останова разрешены командой EI).
Команда NOP – холостая операция, по которой никакие действия не выполняются. Она используется в качестве заполнителя пустых мест в программе (при отладке) и для организации временных задержек программным путем.
Влияние команды на регистр признаков
Команды пересылки кодов, передачи управления и управления микропроцессором не изменяют содержимого регистра признаков F. Из этого правила есть единственное исключение – команда POP PSW. Эта команда, в частности, восстанавливает из стека содержимое регистра F и поэтому оказывает воздействие на все его биты.
По влиянию на регистр признаков все команды арифметико–логической обработки можно разделить на 4 группы:
воздействуют на все признаки;
воздействуют только на признак переноса С;
воздействуют на все признаки, кроме признака переноса C;
не изменяют содержимого регистра признаков.
К первой группе относятся все команды арифметико – логической обработки двух байтовых операндов (ADD R, SUB R и т. д.), а также команда десятичной коррекции аккумулятора DAA. Следует иметь в виду, что логические команды этой группы (ANA R, ANI D8 и др.) сбрасывают бит переноса С.
Ко второй группе относятся команды сложения двухбайтовых чисел DAD Rp, команды управления битом переноса STC и CMC, а также все команды сдвига.
Команда STC устанавливает признак переноса, а CMC – инвертирует его.
В командах арифметического сдвига RAL и RAR бит переноса С участвует в процессе циклического сдвига информации в аккумуляторе на один разряд в качестве дополнительного (9-го) бита аккумулятора.
Работу этих команд иллюстрирует рис.1.7.
Рис.1.7.Работа команд арифметического сдвига
В командах циклического сдвига RLC, RRC тоже осуществляется циклический сдвиг аккумулятора на один разряд, но здесь в бите переноса С дублируется информация, переносимая из старшего бита аккумулятора в младший или наоборот. Работу этих команд иллюстрирует рис.1.8.
Рис.1.8.Работа команд циклического сдвига
К третьей группе относятся команды инкремента и декремента INR R, DCR R.
К четвертой группе относятся команды инкремента и декремента регистровых пар INX Rp, DCR Rp, а также команда инверсии аккумулятора CMA.
Машинные такты.
Работа микропроцессора строится на основе нескольких вложенных друг в друга циклических процедур. Наиболее крупной, длительной из них является командный цикл.
Под командным циклом понимают последовательность действий, необходимых для выполнения конкретной команды. Командные циклы микропроцессоров реализуются последовательностью машинных циклов.
Каждый машинный цикл представляет собой единичный акт взаимодействия микропроцессора со внешними по отношению к нему устройствами (ОЗУ, ПЗУ, порты ввода-вывода).
Пользователя чаще всего интересует длительность командного цикла. Ее принято измерять в машинных тактах.
Под машинным тактом понимают интервал времени между передними фронтами двух следующих друг за другом импульсов синхронизации CLK1, поступающих с тактового генератора. Длительность машинного такта, очевидно, равна периоду тактового сигнала, то есть
,
где fCLK — частота тактового сигнала.
Так, если fCLK = 2MГц, Ттакт=0,5 мкс.
В системе команд учебного микропроцессора оговариваются как число машинных циклов (МЦ), так и минимально возможное машинных тактов (МТmin) в командном цикле каждой из команд. Фактическое же число машинных тактов (МТ) каждой из команд может зависеть от схемы включения микропроцессора. Так при стандартном включении
МТ = МТmin.
Включение, принятое в микро–ЭВМ Микролаб КР580 дает соотношение
МТ = МЦ +МТmin.
Приведем для примера численные значения МЦ и МТmin для некоторых команд учебного микропроцессора (табл.2).
Из таблицы видно, что:
время расходуется на выполнение любой команды, в том числе и холостой команды NOP;
наибольшим быстродействием обладают команды с регистровой адресацией;
несколько менее эффективно сочетание регистровой адресации с непосредственной или косвенной;
наименее эффективна прямая адресация; команды с такой адресацией выполняются в несколько раз медленнее, чем с регистровой.
Таблица 2. МЦ и МТmin некоторых команд учебного микропроцессора
Команда |
МЦ |
МТmin |
Методы адресации |
MOV R1, R ( |
1 |
5 |
Регистровый |
MOV M, R |
2 |
7 |
Регистровый, косвенный |
MVI R, D8
|
2 |
7 |
Непосредственный, регистровый |
MVI M, D8 |
3 |
10 |
Непосредственный, косвенный |
LDA ADR |
4 |
13 |
Прямой, неявный |
DCR R
|
1 |
5 |
Регистровый |
DCR M |
3 |
10 |
Косвенный |
JNZ ADR |
3 |
10 |
---- |
RET |
3 |
10 |
---- |
NOP |
1 |
4 |
---- |
)