Архітектура мікропроцесорів

Лекція №2. Поняття архітектури МП. МП з акумулятором, з РЗП, з стековою організацією, їх структурні схеми та принцип виконання команд.

Тема 1.1. Мікропроцесори (МП) з архітектурою: акумуляторною, з РЗП, з стековою організацією.

Розділ 1. ОСНОВИ МІКРОПРОЦЕСОРНОЇ ТЕХНІКИ

Домашнє завдання

Дайте відповіді на питання:

1. Якими факторами зумовлене застосування МП та мікро-ЕОМ у виробничих системах?

2. Чим відрізняються однокристальні МП від багатокристальних (несекціонованих та секціонованих)?

3. Якими спільними параметрами характеризують МП, МПП та МПС?

4. За якими ознаками характеризують МП?

5. Назвіть основні параметри сучасних МП.

6. За якими критеріями обирають мікропроцесорні комплекти при проектуванні обчислювальних пристроїв та систем?

Архітектуру мікропроцесора характеризують: список команд і їх формати; способи адресації; розрядність і ємність пам'яті, що адресується; структура регістрів і їх функції і т.д.

Історично першими склалися такі основні архітектури мікропроцесорів: з акумулятором, з РЗП, зі стекової організацією і комбіновані (рис.1.1).

Рис. 1.1. Структура мікропроцесорів: а - з акумулятором і стеком, б - з РЗП

Структура усіх мікропроцесорів містить наступні однакові пристрої, вузли і блоки, об'єднані спільною внутрішньою шиною даних: АЛБ; УУ; IR - регістр команд (інструкцій); FL - регістр ознак (прапорців); EAR - регістр виконавчої адреси; БИФ - блок інтерфейсу з вихідними шинами адреси, даних і управління.

В архітектурі мікропроцесора з акумуляторами (рис.1.1, а) додатково використовують індексний регістр X і покажчик стека SP; регістр R виконує функції акумулятора А. При виконанні арифметико-логічних операцій перший операнд попередньо розміщується в акумуляторі, а другий – надходить на вхід АЛБ безпосередньо з ОП. Результат операції розміщується в акумуляторі, а в регістр FL автоматично записуються ознаки операції.

В архітектурі мікропроцесора з РЗП (рис.1.1, б) зазвичай використовують від 8 до 16 регістрів, кожен з яких може виконувати функції акумулятора. Збільшення числа РЗП значно зменшує кількість звернень до ОП, що підвищує продуктивність комп'ютера. Однак збільшення числа регістрів призводить до втрат машинного часу у випадках переривання програм: при цьому необхідно зберегти вміст РЗП в пам'яті (зазвичай в стеку), а потім відновити його після обробки переривання. Тому при виборі кількості РЗП враховують цей фактор.

У мікропроцесорі зі стековою архітектурою (рис.1.1, а) відсутні акумулятор та РЗП, a R виконує функції регістра тимчасового зберігання даних ОП на час виконання операції. Читання даних та їх запис у стекову пам'ять здійснюють за допомогою покажчика стека SP. Всі операції з даними виконують відповідно польського запису: операнди розміщують в стеку в послідовності виконання над ними дій. У стек послідовно завантажують числа а, b і с (рис. 1.2).

Рис.1.2. Ілюстрація роботи стека

За командою множення MUL отримуємо добуток , яке записується за адресою b. За командою складання ADD маємо , що записується за адресою с. Після команди інвертування NEG в комірці за адресою c записується зворотний код результату .

У мікропроцесорах з комбінованою архітектурою об'єднують в значній мірі властивості архітектур з акумулятором, РЗП і стеком. До них відносять однокристальний мікропроцесор 8080 (1974 р., фірма Intel, аналог у нашій країні – КР580ВМ80А), більш досконалу його модель 8085А (аналог – КР1821ВМ85А), а також модель Z80 фірми Zilog (рис.1.3).

Рис.1.3. Структура мікропроцесора з комбінованої архітектурою (близькою до моделі 8085А)

Комбінована структура містить:

• складний комбінований суматор SM (у ньому виконується більшість арифметичних і логічних операцій), регістри А і ТР; разом вони утворюють АЛБ;

• блок РЗП (регістри В, С, D, Е, Н, L), програмний лічильник PC, покажчик стека SP, регістр виконавчої адреси EAR;

• блок ІФ з ША, ШД і ШУ;

• пристрій управління УУ з регістром команд IR.

Сукупність обчислювальних засобів, в які входять один або кілька мікропроцесорів і напівпровідникова пам'ять, а також засоби інтерфейсу, називається мікропроцесорною системою (МПС).

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Інтерфейси мікропроцесорних пристроїв і систем	\|	Мова асемблера

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.014 сек.