~1 (Выборочные ответы к государственному экзамену факультета ВМС специальности 2201)

Билет №12 вопрос №1

Внутреннее построение микропроцессора

(Начало вопроса см. Билет № 3 вопрос №1)

Для микроЭВМ и микропроцессоров типичной является такая организация, при которой их внутренние регистры используются в различных целях. Система связей у этих регистров как правило, централизованная (магистральная), обеспечивающая возможность разнообразных межрегистровых пересылок, в том числе передач в АЛУ и из АЛУ. В связи с этим часто собственные регистры АЛУ (регистры, используемые только для выполнения арифметических и логических операций) в микропроцессорах отсутствуют. Это дает повод рассматривать АЛУ микропроцессоров как комбинационную схему, выполняющую арифметические и логические операции над операндами, находящихся в регистрах микропроцессора. Результат операции засылается в некоторый регистр микропроцессора. Подобные АЛУ входят в состав микропроцессоров К580, К1810 и др.

В процессе выполнения операций комбинационное АЛУ взаимодействует с регистрами микропроцессора, являющиеся обычно источниками и приемниками операндов для такого АЛУ, при этом как правило один и тот же регистр может рассматриваться и как источник и как приемник информации. Для реализации такой возможности необходимо осуществлять временное запоминание промежуточных результатов на отдельных регистрах. С этой целью используют либо регистры для кратковременного запоминания операндов, либо регистры для кратковременного запоминания результата. На рисунке показана схема включения комбинационного АЛУ в контур с регистрами микропроцессора для выполнения арифметических операций. В приведенной схеме имеются регистры процессора РгП (регистр признака результата), РгАкк (Аккумулятор), Рг1, … Ргm, которые могут использоваться произвольным образом, и регистры временного хранения операндов РгА и РгБ, в которые при выполнении арифметических и логических операций загружаются операнды. Пусть , например, выполняется операция сложения двух чисел, находящихся в регистрах процессора Ргi и Ргj, с засылкой результата в Ргj . Эта операция потребует сначала пересылки содержимого Ргi и Ргj в РгА и РгБ , а затем загрузки результата , сформированного АЛУ, в Ргj. Отсутствие РгА привело бы к возникновению порочной петли, так как изменения состояний РгJ влекли бы за собой новые изменения состояний Ргj.

АЛУ , используемые в рассматриваемых схемах , представляют собой комбинационные схемы, настраиваемые сигналами микроопераций на различные преобразования. Это может быть двоичное или двоично – десятичное сложение, вычитание, логическое умножение и т.д. При написании микропрограмм операций в АЛУ в микрокомандах задаются микрооперации , определяющие выбор источников операндов для АЛУ , настраивающие АЛУ на выполнение различных преобразований и указывающие место занесения результата, сформированного АЛУ.

Рассматриваемая схема является фрагментами микропроцессора, в котором те же самые регистры используются для других целей что ведет к усложнению программ.