Виды машинных циклов. Слово состояния процессора. Слово состояния МП КР580ВМ80А. Ввод-вывод в режиме прерывания. Алгоритм обслуживания прерываний, страница 18

1. Взаимодействие элементов микропроцессорного устройства при выполнении команд.

1.2. Обобщенная структура микроЭВМ

Типовая структура микропроцессорной системы приведена на рисунке 1.1. Она включает следующие функциональные блоки: устройства ввода и вывода, память, вычислительное устройство и устройство управления. Вычислительное устройство и устройство управления вместе и составляют микропроцессор.

Физические компоненты и схемы, составляющие микроЭВМ – это ее аппаратура. Аппаратура способна выполнять лишь ограниченный набор элементарных операций. Все прочие возможности ЭВМ достигаются программным путем. Программа – это определенным образом организованная совокупность элементарных машинных операций, называемых  командами (инструкциями), с помощью которых осуществляется обработка информации, или данных. Программы, написанные для ЭВМ, образуют ее программное обеспечение.

Программа и данные сначала накапливаются в памяти, куда они поступают через устройство ввода. Затем отдельные команды программы автоматически, одна за другой, поступают в микропроцессор, который их расшифровывает и выполняет. В процессе вычислений полученные результаты направляются в устройство вывода.

Информация в памяти (и в других устройствах микроЭВМ) запоминается как содержимое групп двоичных разрядов – битов. Запоминание осуществляется в специальных устройствах – регистрах. Любую операцию в микроЭВМ можно рассматривать как серию передач данных между регистрами с возможным ее преобразованием в процессе передач. Группа двоичных цифр, обрабатываемых одновременно, называется машинным словом, а число двоичных цифр, составляющих слово, называется длиной слова. Типичные микропроцессоры имеют длину слова 4, 8, 16, 24 и 32 бита. В силу особой распространенности слово длиной 8 бит имеет специальное название – байт.

Микропроцессор является основным элементом микроЭВМ, обеспечивающим прием команд из памяти, их расшифровку и выполнение, и управляющий работой всей МПУС. Обработка данных в МП предполагает выполнение над ними арифметических и логических операций и осуществляется главным образом в арифметическо-логическом устройстве (АЛУ) микропроцессора. В структуре МП имеется несколько регистров для временного хранения данных. Один из них (у некоторых микропроцессоров – два) является главным и называется аккумулятором. В нем хранится один из операндов (исходные данные, над которыми выполняется операция) при выполнении некоторых команд, в него помещаются результаты операций, через него зачастую осуществляется ввод и вывод данных. Другие регистры называются регистрами общего назначения (РОН).

МП определяет адрес ячейки памяти или внешнего устройства, из которых будут приниматься данные или в которые эти данные будут пересылаться, что обеспечивается счетчиком команд (СК), или программным счетчиком, входящим в состав любого микропроцессора. Устройство управления (УУ) обеспечивает расшифровку принимаемых микропроцессором команд, осуществляет синхронизацию взаимодействия всех элементов МПУС, выдает необходимые управляющие сигналы, реагирует на внешние сигналы.

Память, или запоминающее устройство (ЗУ) микроЭВМ предназначена для запоминания больших объемов информации. Каждая ячейка памяти имеет свой адрес – целое число, однозначно определяющее ячейку. В каждой ячейке хранится одно слово информации, называемое содержимым этой ячейки.

В памяти хранятся как данные, так и программа. Есть ЭВМ, у которых две четко различающиеся памяти (машины гарвардского типа) – память программ и память данных. У других ЭВМ (принстонского или фон-неймановского типа) разделение памяти на память программ и память данных не проводится – программа может размещаться в любой части общей памяти, и задача программиста – следить за тем, чтобы данные и программа обрабатывались по-разному. Преимущества второго типа организации памяти – в возможности трактовать программу как данные, что позволяет ЭВМ изменять свои собственные команды (у большинства микропроцессорных систем память организована по такому типу).