Общая организация микропроцессорных систем.
Микропроцессорная система является миниатюрной реализацией ЭВМ. Принято считать, что под микропроцессором понимается, собственно центральный процессор микро ЭВМ в соответствии с запоминающим устройством. Когда к этим элементам добавим устройства ввода, вывода получим уже микро ЭВМ. Любая микропроцессорная система содержит внутри своего центрального процессора арифметико-логическое устройство (АЛУ) и устройство управления (УУ). Микропроцессор, как и любая ЭВМ, работает под управлением программ. Программа- это набор шагов, которые называется командами.
Реализация цепочек микропрограмм позволяет осуществлять все действия внутри микро ЭВМ. УУ как раз и осуществляет реализацию всех микропрограммных цепочек. АЛУ осуществляет все логические и арифметические действия над операндами. Результаты операций должны где-то храниться. В АЛУ их хранить невозможно, поскольку при ближайшем рассмотрении АЛУ оказывается набором логических элементов, таких как инвертор, конъюнктор, дизъюнктор, т.е в общем виде представляет собой комбинационную схему (КС).
Характерной особенностью КС является тот факт, что они не обладает свойством запоминания. При снятии наборов входных сигналов выходные сигналы так же снимаются. Поэтому для того чтобы сохранить результат работы КС необходимо ввести в состав процессора элементы запоминания, т.е элементы имеющие два устойчивых состояния. Таким элементом является триггер. Для запоминания результатов КС эти триггеры соединяют в регистр с необходимым количеством разрядов. В архитектуре современных микро ЭВМ, как правило, используют один универсальный регистр, в котором находится один из операндов до выполнения операции и куда помещается результат выполнение операции. Но одного регистра, как правило, оказывается мало, поэтому применяют несколько регистров внутри процессора, которые называют регистрами общего назначения. В состав микропроцессора входит устройство запоминания - оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), в которое складываются результаты выполнения операций для длительного хранения, а так же программы и данные над которыми выполняются операции. Ещё в состав микропроцессорной системы входят элементы синхронизации, например тактовые генераторы и различные вспомогательные устройства, которые ускоряют работу системы. (Например система прерывания программ)
Адресация операндов при выполнении программ.
В каждой программе должна содержаться команда, о том какая сейчас должна быть выполнена операция, это определяется кодом операции.
Для задания больших адресных команд мы должны иметь большие адресные поля, т.е команда получается длиннее. Поскольку в микропроцессоре стараются не расширять количество разрядов (как правило 16 или 36), то длинная команда должна размещаться в двух или трёх машинных словах и соответственно в двух или трех ячейках памяти. Получается, что для загрузки команды в процессор, мы должны несколько раз обратиться к памяти, а память по сравнению с микропроцессором это медленнодействующее устройство. Чем больший объём памяти мы имеем, тем “медленнее” она работает. Разработчики стараются уменьшить длину команды.
Для того чтобы избавиться от адреса произвольно расположенной в памяти команды, располагаем их последовательно друг за другом.
Для указания адреса следующей команды вводим в состав процессора счётчик команд, его содержимое является адресом команды.
Для избавления от адреса результата, договариваемся, что результат всегда помещается в одно и то же место, а именно в универсальный регистр, который называется аккумулятор (А).
Можно договориться что результат будет записываться поверх одного из операндов, т.е мы записываем результат туда где храниться один из операндов и мы должны добавить команду, позволяющую хранить и восстанавливать содержимое операнда.
Рассмотрев архитектуру микро ЭВМ, мы можем определить внутреннее содержимое процессора.