Ужгородський державний інститут інформатики економіки і права

Кафедра інформаційних управляючих систем і технологій

Навчальний посібник з курсу

ЕОМ та мікропроцесорні системи

укладач ст.викладач Попович М.Т.

Ужгород 2002

4. Принципи побудови мікропроцесорів.

4.1.Основи побудови мікро-еом.

Виходячи із сучасних тенденцій розвитку засобів обчислювальної техніки мікро-ЕОМ повинна включати в собі наступні структурні компоненти (рис.4.1):

Рис.4.1.Структурна схема міні-ЕОМ.

Де : ЗП – запамятовуючі пристрої у склад яких входять:

ОЗП – оперативний запамятовуючий пристрій

ПЗП – постійний запамятовуючий пристрій

ПЗВЗП – пристрої зв’язку із зовнішніми пристроями (ЗПР)

ЗПР – існує стандартний набір серед яких можна перерахувати: накопичувачі на гнучких та жорстких магнітних дисках клавіатура пристрої введення-виведення графічної інформації аналогово-цифрові та цифро-аналогові перетворювачі різного роду датчики.

Якщо добавити нестандартні зовнішні пристрої то мова йтиме про мікропроцесорний комплекс.

Структурно мікропроцесор складається із чотирьох складових частин (рис.4.2)

Рис.4.2.Спрощена структурна схема мікропроцесору.

АЛП – арифметико-логічного пристрою до якого відносять:

1) двійковий суматор який в більшості випадків являє собою двійковий суматор

2) акумулятор (регістр накопичувач  який зберігає один із операндів туди ж записується і результат)

3) регістр зсуву який може приймати участь у операціях множення та ділення

4) схема перетворення двійкового коду в десятковий

5) буферний регістр.

БР - блок регістрів призначення яких відповідає їхньому застосуванню і відповідно виходячи із їх застосування вони поділяються на 

1) РЗП – регістри загального призначення

2) РСП - регістри спеціального призначення.

БС – буферні схеми . Обмін інформацією між мікропроцесором та зовнішніми пристроями здійснюється через шини мікропроцесору. Шина – сукупність ліній звязку що визначаються єдністю призначення. Виходячи із того що в один момент часу в одній шині може знаходитися тільки один тип інформації необхідні пристрої які будуть регулювати даний обмін . Будову та принцип дії даних пристроїв буде розглянуто далі.

ПК – пристрій керування який визначає властивості мікропроцесора (МП) та призначений для генерації сигналів які будуть керувати роботою всіх блоків та вузлів що входять в склад самого мікропроцесора.

На практиці при роботі з МП користувачеві надається структурна схема  яка дає можливості розглянути його роботу по виконанню двох функцій обробці та маніпулюванню даними. Розширена структурна схема мікропроцесора приведена на рис.4.3.

4.2.Структурна схема мікропроцесора. Основний набір

компонентів.

Виходячи із рис.4.3 можна зробити висновок що до складу мікропроцесора входять три компоненти  арифметико-логічний пристрій (АЛП) регістри та пристрій керування (ПК). В даній схемі відсутні буферні схеми тобто вони не зображені але їх наявність обовязкова.

Для передачі даних між вказаними пристроями використовується внутрішня шина даних (ВШД) розрядність якої визначається розрядністю мікропроцесора (МП).

АЛП зєднаний із ВШД через два вхідні порти (вхід) та одного вихідного (вихід). Вхідні порти АЛП зєднані з внутрішньою шиною даних (ВШД) через два буферні регістри (БР). Кожен буферний регістр здатен зберігати для АЛП одне слово даних яке може поступати як із ВШД так і із акумулятора (А). Вихід АЛП підєднаний до акумулятора (А) який  в свою чергу зєднаний із ВШД та одним із буферних регістрів АЛП.

Розрядність АЛП співрозмірна з розрядністю мікропроцесора перелік функцій АЛП залежить від типу самого мікропроцесора і відрізняється для різних МП тому функції АЛП визначають архітектуру МП в цілому. Типовими операціями які можуть виконувати АЛП є

1) додавання

2) віднімання

3) ” і “

4) ” або “

5) інверсія

6) виключаюче “або”

7) вправо - вліво

8) прирощення позитивне прирощення негативне.

Структурна схема підключення АЛП приведена на рис.4.5.

Адресна

Код операції частина Ознаки

Рис.4.4.Формат команд.

Команди поділяються на

1) безадресні – немає адреси

2) одно-адресні

3) двох-адресні.

Один байт команд – це код операцій який записується в регістр коду операції РКОП. Далі йде вибір операнда із памяті і він записується в буферний регістр БР. Для того щоб отримати результат обчислень необхідно  щоб в АЛП всі сигнали поступали одночасно. Синхронізація здійснюється з допомогою генераторів тактових імпульсів. Результат обчислень поступає в акумулятор А із якого переміщується у внутрішню шину даних ВШД.

Код операції записується в регістр коду операції РКОП. Далі йде вибирання операнду із пам’яті та запис його в БР. Для того щоб отримати результат обчислень необхідно щоб в АЛП усі сигнали поступили одночасно. Синхронізація здійснюється з допомогою генераторів тактових імпульсів.

На рис.4.5 не вказані звязки АЛП із регістром станів вони приведені на рис.4.3.

команда

запис читання

читання

операнд

запис

читання

Рис.4.5.Підключення АЛП