Тема 2.3 Центральный процессор (цп)

1) Структура процессора – это устройство, непосредственно осуществляющее обработку данных и программное управление этим процессом.

ЦП дешифрирует выбранную команду, выполняет её, организует обращение к ОП, инициирует работу ПФУ, воспринимая и обрабатывая запросы прерываний.

Структура лист 3 (см. МП)

2) Организация работы цп и оп

Рисунок 10 - Организация работы ЦП и ОП

Взаимодействие ЦП и ОП происходит по шинам: ША, ШД и ШУ. ОП состоит из n запоминающих ячеек, каждая из которых содержит запоминающие элементы ЗЭ, каждый ЗЭ равен одному биту информации. Разрядность ячейки ОП зависит от разрядности РОНов МП, а количество ячеек зависит от разрядности ША. Адресный коммутатор служит для выборки (селекции) ячейки ОП с заданным адресом, который формирует МП и выставляет на шину адреса. По шине управления МП высылает в ОП сигнал управления, который определяет тип доступа к ОП: чт или зп. Данные выставляются МП на шину данных. При записи при наличии сигнала Ready осуществляется запись данных в выбранную ячейку ОП. Чтение данных аналогично. Если отсутствует сигнал Ready, то МП находится в состоянии ожидания, который является частью машинного цикла.

3) Система команд.

Любая последовательность операций выполняется в соответствии с программой, состоящей из команд на ассемблере. Система команд на ассемблере состоит из 5 групп:

- Команды пересылок, которые определяют и источник, и приёмник данных,

- Команды арифметических операций: +, - …

- Команды логических операций: xor, or, and…

- Команды передачи управления: jmp, call, ret…

- Специальные команды – используются для управления работой МП, SYSENTER.

4) Программы и микропрограммное управления.

Любое цифровое устройство состоит из 2 блоков: операционного и управляющего. В операционном устройстве выполняются команды, каждая из которых описывается некоторой микропрограммой и реализуется за несколько тактов CLK, причём в каждом такте выполняется одна микрокоманда. Интервал времени, отводимый на выполнение микрокоманды, называется рабочим тактом. Длина такта устанавливается по самой продолжительной микрокоманде, и зависит от конкретной МПС. Для реализации команды необходимо на соответствующие управляющие входы операционного блока подать последовательность управляющих сигналов (Усов), которые вырабатываются УУ. Микропрограмма – это последовательность микрокоманд, составляющих одну машинную команду. Микропрограммы хранятся в ROM BIOS.

Такой метод управления называется микропрограммным, а УУ – блоком микропрограммного управления БМУ. Микропрограммное управление применяется в МП, контроллерах ввода/вывода, в микроконтроллерах, каналах ввода/вывода и так далее.

5) Микропроцессор (МП)

Это ЦП, интегрированный в микросхему.

1. Регистровая структура МП.

Совокупность регистров, доступных программисту, называется программистской регистровой моделью МП. Регистры: Пользовательские – для хранения данных, регистр флагов, сегментные регистры, счётчик команд. Системные: регистры защищённого режима, регистры управления, регистры проверки, регистры отладки.

2. Структура команд.

Для более гибкой адресации используются одно, 2 и 3 байтовые команды, где кодом операции обозначается формат и тип адресации.

1) Однобайтовые команды:

Чаще применяется регистровая адресация, где R1 – приёмник, R2 – источник, пример: mov.

2) Двухбайтовые команды:

Команды с непосредственным операндом, то есть в адресном поле команды стоит сам операнд.

3) Трёхбайтовые команды:

Это команды условных переходов по нулю, знаку и так далее. Расширенный адрес – является исполнительным, то есть выставляется на ША.