Операционное устройство предназначено для выполнения операции над операндами в соответствии с кодом выполняемой команды.
Структура ОУ зависит от:
· количества внешних магистралей и организации обмена информацией по ним;
· от организации внутренних магистралей;
· порядка обмена информацией между блоками ОУ.
Несмотря на это ОУ различных МП обладают схожей структурой и включают в себя:
· арифметико-логическое устройство (АЛУ);
· блок внутренних регистров;
· блок местного управления.
Арифметико-логическое устройство является ядром МП и непосредственно выполняет микрооперацию над исходными операндами. В состав АЛУ, как правило, двоичный сумматор со схемами ускоренного переноса, сдвигающий регистр, регистры для временного хранения операндов. Выполняемые АЛУ микрооперации - это сложение, вычитание, сдвиг, пересылка, логическое сложение (ИЛИ), логическое умножение (И), сложение по модулю 2.
Блок внутренних регистров расширяет возможности АЛУ и образует внутреннюю память МП. В состав данного блока входят регистры общего назначения (РОН), специальные регистры. Регистры блока связаны с другими внутренними блоками МП общими шинами.
РОН обеспечивают хранение операндов и промежуточных результатов вычислений. Использование данных регистров как сверхоперативной памяти позволяет в 1.5-3 раза уменьшить обращение к ОЗУ при выполнении программы. Число РОН может изменяться от 4 до 64.
К специальным регистрам относят: регистр аккумулятор (А), регистр команд(РгК), регистр адреса (РгА), регистры стека (стек и указатель стека (УС)),индексные регистры (ИР), счетчик команд (СчК), регистр состояния (или регистр признаков) (РгС).
Необходимо отметить, что каждый конкретный МП не содержит обычно всех типов перечисленных регистров. Функции отсутствующих регистров выполняют либо РОН, либо ячейки внешней памяти.
|
|
Аккумулятор предназначен для временного хранения операнда или промежуточного результата арифметических и логических операций, производимых АЛУ.
Счетчик команд содержит адрес выбираемой из ЗУ следующей по порядку команды в программе.
Регистр команды принимает и хранит код очередной команды, адрес которой перед этим был определен счетчиком команд.
Регистр адреса служит для хранения адреса операнда, находящегося во внешней памяти или другом регистре, или же адреса ячейки памяти, куда необходимо передать результат из аккумулятора.
Регистр состояния фиксирует состояние МП в каждый момент выполнения программы. Его содержимое (флаги) используются для перехода внутри программы по заданным признакам и условиям.
Стек представляет собой запоминающее устройство, куда информация заносится последовательно и извлекается в порядке обратном порядку занесения.
Указатель стека содержит адрес первой свободной ячейки в стеке. В ряде случаев в блоке внутренних регистров реализуется только УС, а сам стек формируется в ОЗУ.
Индексные регистры служат для формирования адресов запоминающего устройства.
Блок местного управления обеспечивает выполнение текущей микрокоманды и управляет в соответствии с кодом микрокоманды всеми блоками ОУ.
Интерфейсный блок.
Блок интерфейса (БИ) - это аппаратура обеспечивающая сопряжение между МП, запоминающим устройством и периферийными устройствами, а так же между блоками микропроцессора. В состав БИ входят буферный регистр адреса (БРА), буферный регистр данных (БРД), шина данных (ШД), шина адреса (ША) и шина управления (ШУ).
|
|
Буферный регистр адреса - специальный регистр, служащий для приема и хранения адресной части исполняемой команды. Иначе говоря, в нем содержится до выдачи на адресную шину адрес слова, хранимого в ячейке внешней памяти или другом регистре. Возможное количество адресов определяется разрядностью регистра.
Буферный регистр данных - служит для временного хранения выбранного из памяти слова перед выдачей его на внешнюю шину данных. Разрядность регистров определяется количеством байтов информационного слова.
Шина данных служит для передачи операндов и команд с которыми оперирует МП.
Шина адреса служит для передачи информации от МП к модулям памяти или ввода‑вывода.
Шина управления служит для передачи сигналов, обусловливающих взаимодействие, синхронизацию работы всех модулей системы и внутренних узлов микропроцессора.
Помимо сказанного, для сопряжения микропроцессора с внешними устройствами так же служат устройства, позволяющие выбирать данные от одного, двух, и более входных информационных каналов и подавать эти данные на свой вход - мультиплексоры. Противоположную мультиплексору функцию выполняют демультиплексоры. Данные устройства скорее входят в состав МПС. Однако, иногда их включают и исполняют в составе микропроцессоров.
Таким образом, несмотря на разнообразие семейств микропроцессоров в их состав входят однотипные узлы: устройство управления (УУ); операционное устройство (ОУ); блок интерфейса (БИ).
Заключение:
1. Микропроцессор - программно-управляемое устройство, которое служит для обработки цифровой информации и управления процессом этой обработки. МП выполняется в виде одной или нескольких БИС с высокой степенью интеграции электронных компонентов.
2. Микропроцессор является сложным устройством. Конфигурация составляющих его логических блоков и связей между ними определяется функциональным назначением схем.
3. В состав микропроцессора входят:
· устройство управления (УУ);
· операционное устройство (ОУ);
· блок интерфейса (БИ).
Замечания и предложения по содержанию лекции