Лекция 3 Архитектура микропроцессора КР580ВМ80А



Цель лекции: знакомство с архитектурой и основными функциональными узлами микропроцессора КР580ВМ80А.

 

Структурная схема процессора изображена на рисунке 3.1

 

 

Рисунок 3.1

 

Общий принцип работы микропроцессорного устройства

С помощью программного счетчика микропроцессора на шину адреса системы выдается адрес выполняемой команды. Считанная из памяти по этому адресу команда (ее код) поступает на шину данных, затем считывается микропроцессором, декодируется и выполняется. В программном счетчике (счетчике команд) автоматически формируется адрес следующей команды. После окончания исполнения текущей команды на шину адреса поступает адрес очередной команды, и процедура повторяется вновь.

Архитектура типового микропроцессора приведена на рисунке 3.2.

 

Рисунок 3.2

 

В микропроцессоре можно выделить пять основных блоков:

1) устройство ввода информации

2) управляющее устройство (УУ)

3) арифметико-логическое устройство (АЛУ)

4) запоминающие устройства (ЗУ)

5) устройство вывода информации.

Микропроцессор координирует работу всех устройств цифровой системы с помощью шины управления (ШУ). Помимо ШУ имеется 16-разрядная адресная шина (ША), которая служит для выбора определенной ячейки памяти, порта ввода или порта вывода. По 8-разрядной информационной шине или шине данных (ШД) осуществляется двунаправленная пересылка данных к микропроцессору и от микропроцессора.

Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) содержит некоторую программу. Программы могут быть загружены в запоминающее устройство с произвольной выборкой (ЗУПВ) и из внешнего запоминающего устройства (ВЗУ). Это программы пользователя.

 

МП КР580ВМ80А-однокристальный 8-разрядный МП с 16-разрядной шиной адреса, с устройством управления построенным по жесткой логике.


Основные характеристики микропроцессора:

- Разрядность 8 бит

- Адресуемая память V=216 байт=26*210байт=64килобайт,

 т.к.nш.а.=16 бит

- Частота 2,5 МГц

- Быстродействие 625000 опер/сек

- Технология 6 микрон

- Р=1,7 Вт

Структурная схема микропроцессора состоит из двух частей: операционной части и управляющей части. Схема изображена на рисунке 3.3

 

 

 

Рисунок 3.3 – Структурная схема МП КР580ВМ80А


Состав операционной части.

1) АЛУ (арифметико–логическое устройство) – восьмиразрядный комбинационный сумматор для выполнения арифметических операций и набор логических схем для выполнения логических операций, сдвигов и сравнения.

2) БР1 (буферный регистр аккумулятора) – хранит один операнд на время операции в АЛУ. Этот регистр хранит операнд из аккумулятора.

3) БР2 (буферный регистр) – хранит второй операнд на время операции в АЛУ.

4) А (аккумулятор) – восьмиразрядный главный регистр микропроцессора, хранит один операнд до операции в АЛУ и результат после операции в АЛУ.

5) РгФл (регистр флагов) – восьмиразрядный регистр, хранит пять признаков результата в АЛУ:

- ZF – признак нулевого результата (ZF=1, если результат 000000002)

- CF – признак основного переноса (CF=1, если есть перенос из 8-го разряда в 9-й).

- ACF – признак дополнительного переноса (ACF=1, если есть перенос из 4-го разряда в 5-й).

- SF – признак знака (SF=восьмому биту результата).

- PF– признак четности (PF=1, если количество единиц в восьмиразрядном результате чётное).

6) B , C , D , E , H , L – регистры общего назначения (РОН) – это шесть 8-разрядных программно – доступных регистров для временного хранения данных и результата. Они могут объединяться в 16-разрядные регистровые пары – BC, DE, HL; регистры W и Z – программно – недоступны.

7) СДК (схема десятичной коррекции) – предназначена для коррекции результата при выполнении операций над двоично-десятичными числами.

Состав управляющей части:

1) РгК(регистр команд) – хранит первый байт команды;

2) DC (дешифратор команд) – дешифрирует команду; подключает одну из логических схем в устройстве управления, которая вырабатывает определенный набор управляющих сигналов (Yi) для выполнения этой команды;

3) УУ (устройство управления) – формирует внутренние управляющие сигналы (Yi) для внутренних блоков МП и внешние управляющие сигналы для системы, а также воспринимает управляющие сигналы из системы;

4) РС (программный счётчик) – шестнадцатиразрядный адресный регистр для хранения следующего адреса памяти, по которому будет обращаться МП;

5) RA(регистр адреса) – шестнадцатиразрядный адресный регистр для хранения текущего адреса памяти, по которому в данный момент обращается МП;

6) SP(указатель стека ) – шестнадцатиразрядный адресный регистр для хранения адреса последней занятой ячейки стековой памяти ( вершины стека);

7) СИД (схема инкремент – декремент ) – изменяет на единицу содержимое регистров SP, PC, RA.

8) БАдр (буфер данных ) – буферная схема шины адреса – схема с тремя состояниями для сопряжения адресных выходов МП А15 – А0 с регистром адреса (RA).

9) БД (буфер данных ) – буферная схема шины данных – схема с 3-мя состояниями для сопряжения внешних выводов D0 – D7 с внутренней шиной данных.

 

Формат данных и команд

Данные (обрабатываемая информация и результаты обработки) хра­нятся в оперативной памяти и в процессоре в виде 8-разрядных двоич­ных чисел . Таким образом, слово имеет следующий формат:

Команды имеют длину от 1 до 3 байт. Код операции всегда размещен в первом байте команды. Второй байт команды отводится под непосредственный операнд или адрес порта, второй и третий байты являются адресом ячейки памяти. Команды допускают явное задание только одного адреса памяти, т. е. относятся к классу одноадресных команд.

Для команд используются одно-, двух- и трехбайтовые форматы. Большинство команд является однобайтовыми.

Однобайтовый формат: операнд или номер (адрес) устройства ввода-вывода

В первом байте двухбайтовой команды указывается вид выполняе­мой операции, во втором байте приводится число, являющееся операн­дом при выполнении операции, либо адрес устройства ввода или вывода при обмене данными с периферийными устройствами

Трехбайтовый формат команды: байты трехбайтовой команды имеют следующее назначение: в пер­вом указывается вид выполняемой операции, следующие два байта ис­пользуются для указания двухбайтового адреса команды (при выполнении безусловных и условных переходов, обращении к подпро­граммам), или адреса ячейки оперативной памяти, содержимое которой является операндом, или двухбайтового операнда. Во всех случаях байт В2 является младшим, байт В3 — старшим.

Способы адресации

Для выполнения какой-либо операции в команде должно содер­жаться указание вида операции, а также откуда берутся участвующие в операции числа и куда помещается результат выполненной опера­ции (т.е. указание об источниках и приемнике операндов). Под спо­собами адресации понимают способы указания источников и приемников операндов.

Прямая адресация. При этом способе адресом операнда является ука­занный в команде (в байте кода операции) адрес регистра микропроцес­сора. Адреса регистров приведены в следующей таблице:

Под М понимается ячейка оператив­ной памяти, адресом которой служит со­держимое пары регистров HL.

Непосредственная адресация. При этом способе адресации операнды (один или два) задаются непосредственно в команде вслед за байтом кода операции во втором байте либо во втором и третьем байтах.

Команда с мнемоникой ADI предусматривает суммирование содержимого аккумулятора с числом, приведенным во втором байте команды (в примере это число равно 4С(6).

Команда MVI производит пересылку числа, приведенного во вто­ром байте команды (в примере это число равно 4Е(6), в регистр D, адрес которого (010) указан в разрядах первого байта команды.

Команда LXI производит пересылку чисел, приведенных во втором и третьем байтах (в примере — чисел 65(6 и А5 соответственно в младший и старший регистры пары регистров DE. В разрядах D5D4D3 первого байта пара регистров указана адресом (010) одного из реги­стров этой пары.

Косвенная адресация. При этом способе адресации в команде отме­чается пара регистров блока РОН (путем указания адреса одного из регистров этой пары), содержимое которой служит адресом, по кото­рому в оперативной памяти находится операнд.

Примеры команд с косвенной адресацией.

LDAX В 00 001 010 А ←[(ВС)]

STAX В 00 000 010 [(ВС)]←(А)

Здесь запись [(ВС)] означает ячейку памяти, адресом которой служит содержимое пары регистров ВС.

По команде LDAX В аккумулятор загружается содержимым ячейки оперативной памяти, адресом которой служит содержимое пары реги­стров ВС (для указания именно этой пары регистров в разрядах D5D4D3 команды приведен адрес 001 регистра С).

По команде STAX В содержимое аккумулятора запоминается в ячейке, адресом которой служит содержимое пары регистров ВС (для указания пары регистров в разрядах D5D4D$ команды приведен адрес ООО регистра В)

Контрольные вопросы:

1. Какие функции выполняют элементы управляющей части ?

2. Какие функции выполняют элементы операционной части?

3. Какие функции выполняют регистры?

4. Какие признаки хранит регистр флагов?

5. Какие существуют форматы данных и команд?

6. Назовите способы адресации микропроцессора.


Дата добавления: 2019-09-13; просмотров: 429;