Микропроцессорные устройства. Общие сведения. Классификация микропроцессоров. Система команд МП, страница 3

На рис. 4.1. приведена типовая структурная схема однокристального МП, включающая три основных блока: устройство обработки данных; блок интерфейса.

Устройство обработки данных (УОД) содержит ряд устройств, главным из которых является АЛУ – арифметическо-логические устройство, выполняющее арифметические и логические действия над операндами и циклические сдвиги. Операндами называются данные, участвующие в операциях, представленные в двоичной форме. Число разрядов обычно определяется разрядностью шины данных МП. Структура АЛУ представляет собой комбинационную схему.

В структуру УОД входит ряд регистров. Один их них называется аккумулятор, служит в качестве источника одного из операндов при выполнении арифметических, логических действий или операций сдвига. Его разрядность совпадает с разрядностью АЛУ. В него помещается результат выполненной операции. Часто служит для обмена информацией с внешними устройствами, т.е. содержимое этого регистра может быть выдано на выход или со входа в него может быть  принято число.

Регистры общего назначения (РОН), доступны для пользователя, выполняют роль оперативной памяти с малым объемом, входящей с структуру МП, используются для временного хранения промежуточных

данных в процессе обработки информации, позволяют повысить быстродействие МП путем использования упрощенного вида адресации.

В них можно хранить адрес ячейки памяти ОЗУ, в которой содержатся данные. В некоторых типах МП РОН разбивают на части, например по восемь разрядов в каждой. В других типах МП регистры допускается наоборот объединять в пары.

Регистр признаков (флажков) в более ранних моделях МП использовался для хранения определенных признаков, выявленных в результате выполнения операции, т.е. содержал информацию о данных, пересылаемых из АЛУ в аккумулятор. Содержимое этого регистра использовалось в тех случаях, когда выполнение очередной операции зависело от каких-либо признаков результата выполнения предыдущей операции. Структуру регистра признаков составляли триггер-флажки: триггер переноса, триггер нуля, триггер знака, триггер четности, триггер дополнительного переноса. Например, триггер нуля устанавливался в состояние лог.1, если результат операции оказывался равным нулю. Триггер переноса устанавливался в состояние лог.1, если при выполнении операции возникал перенос из четвертого разряда. Со временем функции, выполняемые регистром признаков расширялись и были добавлены триггер-флажки, отражающие состояние МП на том или ином этапе выполнения программы: вид адресации, состояние стека, разрешение прерывания программы и др.

Буферные регистры данных и адреса обеспечивают связь процессора с внешними шинами данных и адреса, являются программно-недоступными. Главной их особенностью является использование в каждом разряде логического устройства с тремя состояниями. Кроме состояний лог.0 и лог.1 предусмотрено третье Z-состояние, в котором выходы регистра приобретают высокое выходное сопротивление и оказываются как бы отключенными от соответствующей шины. Использование таких буферов позволяет МП во-первых использовать одни и те же шины как для приема, так и для передачи данных, во-вторых они обеспечивают в каждый момент времени разрешение на работу одного передатчика информации и одного приемника, чем защищают ее от искажения воздействием других устройств, подсоединенных к той же шине.

В МП предусмотрена возможность выполнения действий над десятичными числами, представленными в двоично-десятичном коде. Для работы с такими данными используется схема десятичной коррекции.

Коммутаторы используются при мультиплексировании и демультиплексировании источников операндов с АЛУ и имеют разрядность, соответствующую АЛУ.