Микропроцессорные устройства. Общие сведения. Классификация микропроцессоров. Система команд МП, страница 5

8.Является ли регистр адреса программно доступным?

2.4. Принцип работы МПУ

На рис. 4.2. изображена структурная схема микропроцессорного устройства (МПУ).

Генератор тактовых импульсов (ГТИ) формирует две сдвинутые во времени импульсные последовательности U1 и U2, используемые для синхронизации работы МП. Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) обычно используется для хранения программы, а оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) – для хранения данных.

МП на шину адреса выдает адрес очередной команды, сформированный счетчиком команд. Считанная по этому адресу из ПЗУ команда поступает на шину данных, принимается МП и выполняется. Ее код помещается в регистр команд, дешифрируется, после чего устройство управления под действием тактовых импульсов формирует управляющие сигналы, которые определяют действия МП (считывание операндов, загрузка РОН и проч.). В счетчике команд формируется адрес следующей команды и цикл выполнения начинается заново. В процессе исполнения команды для МП могут потребоваться данные из ОЗУ или запись данных, полученных в результате выполнения операции.

В некоторых МП память ОЗУ (или ПЗУ) разделяется на сегменты, в каждый из которых помещается информация определенного типа (например, подпрограмма). В этом случае каждый сегмент будет иметь начальный адрес, хранящийся в специальных сегментных регистрах. Следовательно, для того, чтобы выполнить фрагмент программы достаточно определить начальный адрес сегмента и записать его в счетчик команд, который в дальнейшем будет последовательно формировать адреса следующих друг за другом ячеек в выбранном сегменте.

Время, затрачиваемое на считывание команды из памяти и ее выполнение называется циклом команды. Для выполнения одного цикла требуется от одного до пяти циклов. Обычно используются следующие типы циклов:

- выборка команды, в результате чего производится запись кода команды в регистр команд;

- считывание из памяти – выборка данных из ОЗУ;

- запись в память – помещение результата выполнения операции в ячейку памяти ОЗУ;

- ввод из порта ввода (из внешнего устройства ввода-вывода информации);

- вывод в порт вывода;

- прерывание (возможность по запросам внешних устройств прерывать выполнение текущей программы и переходить на выполнение новой – прерывающей; после ее выполнения МП возвращается к выполнению основной программы с команды, на которой произошло прерывание);

- останов (прекращение выполнения программы и перевод всех буферов в Z-состояние; состояние останова может быть прервано сигналами запуска МП или перевода его в состояние прерывания).

Действия МП в каждом из тактов цикла различны и зависят от типа МП, но среди них имеются общие:

- вывод на адресную шину адреса вызываемого порта или ячейки памяти;

- анализ управляющих сигналов, выдача на шину данных передаваемой информации;

- обмен информацией с портом или ячейкой памяти;

- расшифровка команды и выполнение операций.

В каждом цикле МП выдает на выход «Синхронизация» сигнал и на шину данных – информацию о состоянии. Элемент «И» формирует строб, которым осуществляется прием прием информации о состоянии МП с шины данных в регистр состояния.

Контрольные вопросы

1. Поясните, используя структурную схему, принцип действия микропроцессорного устройства.

2. Поясните удобство организации сегментов во внешней памяти МП.

3. Перечислите типы циклов МП.

4. Приведите примеры действий, которые может выполнять МП в одном такте своего цикла.

2.5. Формат команд и данных МП

Данными являются обрабатываемая информация и результаты обработки, т.е. числа, представляемые в двоичной форме, каждое из которых называется словом. Один разряд двоичного слова получил название бит. Единицей измерения длины слова, кроме бит, является байт, равный 8-ми битам. Длина слова зависит от типа МП. Она может быть равна одному байту или двум байтам.