Структурно-функциональные особенности микропроцессоров

ЗАДАНИЕ

- Изучить теоретическую часть

- Ответить на поставленные вопросы

Теоретическая часть

Принцип микропрограммного управления

Функции выполнения операций над информацией в цифровых системах (устройствах) возлагаются на микропроцессор. Построение микропроцессоров базируется на принципе микропрограммного управле­ния, согласно которому:

=> неважно какая операция над словами инфы (двоичными кодами), реализуемая микропроцессором, рассматривается как сложное действие, которое делится на последовательность простых действий Структурно-функциональные особенности микропроцессоров, именуемых микроопера­циями;

=> для управления порядком следования микроопераций употребляются логиче­ские условия, которые отражают состояние микропроцессора после выполняемых микроопераций в виде логического 0 либо 1;

=> процесс выполнения операций в микропроцессоре описывается в форме алгорит­ма, представленного в определениях микроопераций и логических критерий, и на­зывается микропрограммой;

=> микропрограмма употребляется как форма представления функции процес Структурно-функциональные особенности микропроцессоров­сора, на базе которой определяются его структура и порядок функциони­рования во времени.

Структурно-функциональные особенности процессоров

В структурно-функциональном отношении процес­сор делится на две части: операционный и управляющий автоматы (рис. 15.1.1).

Операционный автомат предназначен:

=> для хранения огромного количества входных (D), выходных (R) и внутренних (S) слов Структурно-функциональные особенности микропроцессоров;

=> для выполнения набора микроопераций для получения результата R;

=> для формирования огромного количества осведомительных сигналов X, любой из кото­рых отождествляется с определенным логическим условием.

Микрооперации, реализуемые операционным автоматом, ини­циируются обилием управля­ющих сигналов Y={у,, ...,yn}, каж­дый из которых соответствует оп­ределенной микрооперации.

Операционный автомат можно представить в Структурно-функциональные особенности микропроцессоров виде 3-х функцио­нальных модулей (рис. 15.1.2): па­мяти, комбинационной схемы, реа­лизующей микрооперации, и ком­бинационной схемы, вычисляющей значения логических критерий.

Управляющий автомат генерирует последовательность управляющих сигналов из огромного количества Y, предписанную микропрограммой и подобающую значениям логических критерий X. При выполнении микропроцессором пакета микро­программ на его входы Структурно-функциональные особенности микропроцессоров поочередно подаются коды операций, которые соот­ветствуют той либо другой микропрограмме. На входы микропроцессора могут поступать наружные сигналы логических критерий, а с выходов сниматься сигналы для управ­ления наружными устройствами.

Структура управляющего автомата почти во всем находится в зависимости от принципа его пост­роения. В управляющих автоматах, построенных по Структурно-функциональные особенности микропроцессоров принципу схемной логики, нужная последовательность управляющих сигналов У вырабатывается с по­мощью спецефическим образом соединенных логических частей (обычно в виде интегральных микросхем с малой и средней степенью интеграции). При использовании принципа программируемой логики управляющие сигналы Υ вы­рабатываются на базе микропрограммы, хранимой в неизменных запоминаю­щих устройствах либо программируемых логических матрицах.

Операционный и Структурно-функциональные особенности микропроцессоров управляющий автоматы могут быть заданы своими функция­ми либо списком выполняемых ими действий, на основании которых строятся схемы автоматов.

Для построения схем операционных и управляющих автоматов должны быть заданы их функции в виде списка выполняемых действий. Функции операцион­ного автомата заданы, если определены огромного количества D, R Структурно-функциональные особенности микропроцессоров, S, Y, X. Функции управ­ляющего автомата задаются операторной схемой метода (микропрограммой) с внедрением множеств Y, X. Это может быть граф-схема метода, которая устанавливает порядок проверки логических критерий (X) и порядок следования управляющих сигналов (Y).

Рассмот­ренная выше структура в виде операционного и управляющего автоматов дает приятное представление Структурно-функциональные особенности микропроцессоров о принципах построения и функционирования специа­лизированного микропроцессора, созданного для умножения двоичных чисел (см. ЛР №2).

В отличие от специализированных микропроцессоров универсальные микропроцессоры содержат в себе огромное число разных цифровых узлов и каналов для обмена информацией меж ними и потому владеют широкими многофункциональными воз­можностями. Процессором именуют универсальный микропроцессор Структурно-функциональные особенности микропроцессоров, построен­ный на одной либо нескольких интегральных микросхемах.

На процессор возлагается выполнение последующих главных функций:

=> подборка команд из наружной памяти, их дешифрация и выполнение;

=> прием данных из наружной памяти, выполнение над ними арифметических, логических и других операций, определяемых кодом команды, и передача об­работанных данных во наружные устройства либо память;

=> генерирование сигналов Структурно-функциональные особенности микропроцессоров состояния, управления и времени, нужных для обычной работы наружных устройств и памяти;

=> реагирование на наружные сигналы от наружных устройств и сервис их запросов.

Базу операционного автомата процессоров составляет арифметическо-логическое устройство (АЛУ), которое почти всегда:

=> состоит из двоичного сумматора со схемами ускоренного переноса, регист­ров для временного хранения Структурно-функциональные особенности микропроцессоров операндов и регистра-сдвигателя, комбинаци­онных схем для выработки логических критерий и работы с десятичной ариф­метикой;

=> делает операции арифметического сложения и вычитания, пересылки, логического И и Либо, инверсии, сложения по модулю 2, сдвига и др.

Управляющий автомат, либо устройство управления, в микропроцес­сорах строится на базе схемной либо программируемой логики Структурно-функциональные особенности микропроцессоров.

Не считая того, процессоры содержат блок регистров, образу­ющий их внутреннюю память.

Связь меж всеми узлами и блоками процессора осуществляется по многоразрядным шинам (магистралям). По многофункциональному предназначению разли­чают шину данных, шину адреса и шину управления. Внутренняя шина данных соединяет меж собой АЛУ, устройство управления, блок регистров Структурно-функциональные особенности микропроцессоров общего на­значения, регистр адреса. Шина адреса создана для воззвания к ячейкам наружной памяти и определяет их число. К примеру, 16-разрядная адресная шина позволяет прямо адресовать 216= 64К ячеек памяти, где К = 210= 1024. Двуна­правленная шина управления обычно служит для передачи управляющих сигна­лов, признаков состояния микропроцессора и периферийного оборудования. По ней передаются Структурно-функциональные особенности микропроцессоров: синхронизирующие сигналы; сигналы воззвания к памяти (чтение, запись); сигналы, информирующие процессор о состоянии наружных уст­ройств (готовность); сигналы запроса и разрешения прерывания от наружных уст­ройств и процессора.

Выделим и разглядим три типа процессоров.

2.3. Процессоры с фиксированным набором команд

Этот тип процессоров программируется на языке микрокоманд. Для микропрограм Структурно-функциональные особенности микропроцессоров­мирования нужен доступ к управляющей памяти, чтоб записать в нее набор требуемых микропрограмм. Для этого управляющая память должна быть выпол­нена

в виде отдельной микросхемы. Обычно в качестве управляющей памяти употребляют ПЗУ. Из-за огромного числа выводов нельзя в одной микросхеме остав­лять операционный автомат и блок микропрограммного управления, потому эти Структурно-функциональные особенности микропроцессоров узлы также делают в виде отдельных микросхем. Микросхему операционного автомата такового процессора строят на маленькое число разрядов (2, 4, 8) обрабатываемых данных и предугадывают возможность наращивания разряд­ности методом объединения соответственного числа микросхем. Любая микросхе­ма операционного автомата именуется микропроцессорной секцией. Микро­процессорная секция представляет собой усеченный, узкоформатный вариант процессора. В Структурно-функциональные особенности микропроцессоров ее состав обычно входят секционное АЛУ, блок регистров общего предназначения (ΡΟΗ), регистр-аккумулятор, регистр адреса, дешифратор микроопераций и другие многофункциональные узлы.

Для увеличения быстродействия временное мультиплексирование шин данных не употребляется. Данные в микропроцессорную секцию поступают и снимаются через отдельные входные и выходные шины. Таким макаром, малый набор для построения процессора состоит из Структурно-функциональные особенности микропроцессоров 3-х микросхем: микропроцес­сорной секции, блока микропрограммного управления и неизменной памяти мик­ропрограмм. Такая модульная структура комфортна для потребителя, потому что позво­ляет записывать в постоянную память микропрограммы для выполнения специа­лизированных команд и выстроить центральный процессорный элемент требу­емой разрядности методом объединения нескольких микропроцессорных секций.

На Структурно-функциональные особенности микропроцессоров рис. 15.5.1 приведена структурная схема центрального процессорного эле­мента, составленного из нескольких секций.

К недочетам секционированных процессоров следует отнести трудо­емкость микропрограммирования и огромное число применяемых микросхем для построения центрального процессорного элемента, потому в текущее время они находят очень ограниченное применение.


studenchestvo-pomozhet-izmenit-zhizn-k-luchshemu-zvezda-seriala-univer-mariya-kozhevnikova-i-znamenitij-bokser-nikolaj.html
student-discipline-northwestern-polytechnic-university.html
student-dolzhen-umet-obyasnyat-mehanizmi-sukcessij-po-predlozhennim-modelyam-rabochaya-programma-disciplini-geobotanika-blok-disciplin-m2.html