Главная - Литература

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 [122] 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169

Линий »

>

Прода/гтение /гинии А

£-

Продолтемае ламт А

Линий А

Рис. 15.4. Вентильные элементы проводов шины:

а - односторонняя передача; б - поочередная передача в двух направлениях

ОДНОЙ или нескольких БИС. В некоторых компьютерах кроме центрального микропроцессора применяется периферийный микропроцессор. Он работает под управлением центрального микропроцессора. Для построения микрокомпьютеров используется микропроцессорный комплект, состоящий обычно из нескольких микросхем, одной из которых и является микропроцессор.

Микропроцессорным комплектом интегральных микросхем называют совокупность микропроцессорных и других интегральных микросхем, совместимых по архитектуре,

конструктивному исполнению и электрическим параметрам и обеспечивающих возможность совместного применения. Интегральные микросхемы, входящие в микропроцессорный комплект, позволяют создавать различные микропроцессорные системы - как вычислительные, так и управляющие.

Микросхемы комплекта, необходимые для построения того или иного конкретного устройства, образуют микропроцессорный набор. В набор могут входить не все микросхемы комплекта или некоторые микросхемы могут входить в нескольких экземплярах. Каждый компьютер, а следовательно и микропроцессор, работает со словами определений длины: 8, 16 и 32 двоичных разрядов. Широко применяемые микропроцессоры серии КР580 являются 8-разрядными, а микропроцессоры КМ1810-16-разрядными. В соответствии с этим шина данных является 8- или 16-разрядной.

Ячейки памяти в микропроцессорах обычно являются 8-разрядными. Для хранения 16-разрядных слов используются две соседние 8-разрядные ячейки памяти.

Число ячеек определяет емкость памяти. Например, если имеется 2 ячеек, то емкость памяти 2" = 2-2"~64К, где 2°= = 1024-1000. Это число обозначают большой латинской буквой К.

Если по каждому из 64К адресов имеются 8-разрядные ячейки памяти, то память имеет емкость 64 Кбайт. Один разряд двоичного числа называется битом, а 8 разрядов - байгож.

Для обращения к 2 ячейкам памяти необходима 16-разрядная шина адреса. Число выводов микросхемы микропроцессора стремятся уменьшать. Например, 8- и 16-разрядные процессоры обычно имеют по 40 выводов. В целях уменьшения числа выводов в некоторых 8-разрядных микропроцессорах 8 разрядов . адреса передаются по шине адреса, а остальные 8 разрядов адреса передаются по совмещенной шине адрес - данные.

24 Заказ № 1134

3.69



в 16-разрядных микрднроцессорах 16 линий шины используются как для передачи данных и команд, так и адреса. Кроме того, для передачи адреса исЛользуются дополнительно четыре линии шины управления. Это дает 2° адресов и размер пространства памяти 2°-2°!«М, чтойри 8-разрядных ячейках обеспечивает емкость памяти 1 Мбайт./

15.2. ЦЕНТРАЛЬНЫЙ ПРОЦЕССОР

На рис. 15.5 показана типичная архитектура ЦП [22]. Архитектурой микропроцессорных систем называют их внутреннюю организацию, а также принципы взаимодействия между их аппаратной (hardware) и программной (software) частями [23].

Рассмотрим принцип работы ЦП. Прежде всего отметим, что программист через устройство ввода информации записывает программу действия машины в память микропроцессорной системы. Программа состоит из отдельных шагов, называемых командами. Эти команды под определенными адресами записаны в ячейки памяти. В других ячейках памяти под другими адресами записаны данные, которые обрабатываются в системе в соответствии с записанной программой. Запись программы и данных в память необходима, так как электронная вычислительная система работает автоматически по записанной программе со скоростью, во много раз большей, чем скорость записи программы программистом.

Центральный процессор работает по алгоритму, показанному на рис. 15.6. При запуске микропроцессорной системы в регистре адреса команд (см. рис. 15.7) записан адрес команды. Этот адрес центральный процессор посылает в память. По адресу из памяти извлекается команда и записывается в регистр команд ЦП. Затем содержимое регистра адреса команд увеличивается на числе единиц, равное числу байтов в команде, т. е. устанавливается адрес следующей команды. Этим завершается первый полуцикл, обозначенный на рис. 15.6 верхним прямоугольником и называемый выборкой. Затем команда, находящаяся в регистре команд ЦП, расшифровывается в устройстве управления и исполняется. Это полуцикл выполнения, показан вторым прямоугольником на

Шина адреса

Шина данны*

Petucmp адреса мманВ

Реъисюры вещего иазначвмия

Аккуму -лятор

Устройство управления

Шина ураву,ения тЬктойый ..«,ратор

Рис. 15.5. Типичная архитектура центрального процессора



начало

Прочесть В тмятц следующую комамЯу и поместить ее в регистр команд ЦП

Увеличить содержимое рееистра адреса ко -мамв иа длину текущей команды в iau-тах

Расшифровать команду, находящуюся в регистре команд ЦП, и вытлнить ее


Рис. 15.6. Блок-схема алгоритма машинного цикла выборка-выполне-нне

Память

Регистр адреса команд

вызов кот-

нды по ее адресу

Регистр команд

Дешифратор команд

Адрес данных

- Аннумцлятор

Команда

Данные

Данные

Пересылка ваннь/я. в память Рис. 15.7. Работа центрального процессора

рис. 15.6. В схеме проверки условия [24], показанной ромбом, решается вопрос, выполнять ли следующие команды программы, аналогичные командам в описанном цикле выборки-выполнения, или закончить работу.

Из вышеописанного принципа работы ЦП видна роль двух регистров: адреса команд и команд. Они служат для временного хранения адреса следующей команды и самой текущей выполняемой команды, записанных в виде двоичных чисел. Остальные регистры ЦП служат также для временного хранения других двоичных чисел. Это прежде всего регистры общего назначения (РОН). Один или несколько арифметических регистров, называемых аккумуляторами, служат для временного хранения одного из операндов (слова данных) и для запоминания результата выполнения операции.

Арифметические и логические операции над числами и адресами производятся в арифметико-логическом устройстве (АЛУ), управляемом сигналами, поступающими из устройства управления.

Рис. 15.7 поясняет работу ЦП. На рисунке показано движение данных и команд, но не показаны сигналы управления, под действием которых происходят пересылка и обработка данных.

Кроме регистров, перечисленных выше, в ЦП имеется еще регистр флагов.

37»



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 [122] 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169



0.0101