Структура и принцип действия микропроцессора классической архитектуры
Микропроцессор – устройство для обработки информации, представленной в двоичном коде, выполненное в виде одной микросхемы.
tT=1МГц – 60 МГц.
ADSP-BF: 600МГц.
В процессоре формируется адрес, поэтому шина адреса направлена в одну сторону. И по этому адресу происходит выборка команд. Команда по шине данных передается в процессор, где формируется код операций выполнения данной команды.
ОЗУ – предназначено для хранения команды программ и данных.
ПЗУ – предназначено для хранения постоянных данных. ПЗУ хранит информацию при отключении источника питания.
УВВ – предназначено для ввода и вывода информации и включение средства интерфейса.
Шины вместе взятые называются магистральными.
Шина включает в себя набор проводников и шинный формирователь
2. Выполнение процессором командного цикла.
Принцип действия микропроцессора заключается в выполнении командного цикла.
Командный цикл – интервал времени, в течение которого выполняется одна команда. Командный цикл может содержать один и более машинных циклов.
Выборка – чтение команды из памяти.
Команды программы записаны в той последовательности, в которой должны выполняться.
Выбирается байт команды, записывается в регистр внутри процессора. Потом программный счетчик инкрементируется. Затем происходит дешифрация, и устройство управления получает информацию о дальнейших действиях, формируется выполнение команды.
Далее управляющим устройством проверяется наличие сигнала «СТОП» ( если «нет», то снова выборка, если «да», то остановка цикла).
Устройство управления может быть выполнено различными методами:
1) Аппаратное (в виде логической схемы)
2) Микропрограммное
Машинный и командный цикл cisc микропроцессора
Командным циклом называется интервал времени, за который выполняется 1 команда.
Машинным циклом называется интервал времени, за который происходит одно обращение к внешним устройствам или памяти.
Машинный цикл – цикл магистрали.
Один командный цикл может содержать несколько машинных циклов.
Если команда оперирует с внутренними регистрами, то машинный цикл может быть один: выборка команд.
Виды машинных циклов:
Запись в память;
Чтение из памяти;
Запись на внешнее устройство чтения;
Прерывание;
Останов.
4. Структура команд. Способы адресации. Длинное командное слово
Команда МП – это такое закодированное двоичное число (слово), которое предопределяет действие МП по обработке информации. Длина команды, как правило, совпадает с длиной слова данных, но она так же может иметь длину, равную 2, 3 и более словам. Каждая команда состоит из кода операции (КОП) и адресной части. КОП сообщает МП что делать и всегда записывается в первом байте. Адресная часть может отсутствовать, то есть команда есть, а адреса нет. Содержание адресной части зависит от способа адресации. При непосредственной адресации в адресной части располагается операнд, при прямой адресации адресная часть содержит адрес операнда. Таким образом, в поле адреса располагается операнд, представляющий собой, либо данные, либо результат операции, либо адрес, по которому хранятся данные.
Способ адресации определяет алгоритм преобразования исходного адреса, указанного в поле адреса команды, в исполнительный, то есть в адрес УВВ памяти или адрес регистра МП. Перечень возможных адресов адресации одной из важнейших характеристик МП. Эффективность использования МП во многом определяется способом адресации к памяти большого объема, так как это является наиболее часто встречаемой операцией, а число бит в команде зависит от используемого способа адресации.
неявная адресация
Тут используется однобайтовая форма команды. Адрес команды неявно задается в КОП команды. Полагают, что операнд находится в определенном внутреннем регистре МП и его специально адресовать не надо. Примером может являться 1-байтовая команда пересылки данных из одного регистра А в другой регистр В, которая состоит из КОП, адреса источника данных (регистр А) и адреса приемника данных (регистр В).
непосредственная адресация
В первом байте – КОП, затем идут данные, занимающие 1 или 2 байта. Тут не используется адрес памяти. Эта адресация выполняется за 2 микроцикла. Сначала идет выборка команды, а потом уже ее выполнение. Команды с такой адресацией могут иметь 2-ух байтный или 3-ех байтный формат. Такая адресация увеличивает производительность и экономит память. , но она обладает наименьшей гибкостью. Пример: LXI В,900H - перенос константы 900H в регистровую пару ВС( КР580)
прямая адресация
В первом байте – КОП, во втором и третьем – адрес (если есть). Адрес указывает область памяти, в которой находятся подлежащие обработке данные. Программист может явным образом задать адрес нужных данных. Такая адресация требует дополнительных микроциклов. Сначала надо произвести выборку КОП команды, затем надо извлечь из памяти еще 2 байта, адрес обрабатываемых данных. Время выполнения адресации в 2 раза больше чем у непосредственной адресации.
косвенная адресация
Реализуется командами длиной в одно слово. Тут кроме КОП еще указывается номер регистра, содержимое которого означает адрес масторасполажения данных в памяти. Например, при такой адресации в 8-разрядном МП указывается в какой регистровой паре находится адрес данных в памяти. Такая адресация удобна при неоднократном обращении к памяти, особенно в случае их организации в виде списка или файла, когда адрес надо вычислять.