~11 (Выборочные ответы к государственному экзамену факультета ВМС специальности 2201)

Билет №3 вопрос №1

Общая характеристика микропроцессора. Функции и структурная схема МП.

Развитие технологии и схемотехники БИС привело к появлению в середине 70 – х годов нового типа интегрального электронного прибора, представляющего собой функционально законченное устройство обработки цифровой информации, управляемое хранимой в памяти программой и конструктивно выполненного в виде одного или нескольких БИС и СБИС. Такой прибор получил название микропроцессора, так как по своим логическим функциям и структуре напоминает упрощенный вариант процессора обычных ЭВМ, а именно дешифрация и выполнения команд микропрограммы, организация обращения к оперативной памяти, в нужных случаях инициирование работы каналов и периферийных устройств, восприятие и обработка запросов, поступающих из устройств машины и внешней среды. По выполняемым функциям микропроцессор является центральной частью объекта, управляющим взаимодействием ее устройств. Отличия от процессора можно сформулировать следующим образом: - меньшая разрядность обрабатываемых данных, меньшая точность вычислений;

• упрощенная система арифметико-логических команд;

• меньшими объемами прямоадресуемой памяти, выполнением операций адресной арифметики операций по обмену данными с внешними устройствами с помощью одного и того же АЛУ, надо отменить, что перспективные модели МП лишены этих отличий.

Структурная схема микропроцессора.

Основными особенностями организации современных микропроцессоров и микро-ЭВМ является:

А) Модульная структура, в которой модули являются функционально законченными устройствами

Б) Магистральная организация связей между модулями, при которой общие шины используются разными модулями

В) Микропрограммное управление

Г) Байтовая адресация памяти и побайтовая обработка данных

Д) Использование внутренних сверхоперативных регистров, см. Рис

В структуре можно выделить три основные части: центральный процессор, блок управления и постоянная память микропрограмм. Центральный процессор содержит АЛУ, сверхоперативную память в виде программно доступных общих регистров и функциональные регистры – командный, индексный, адресный, указатель стека и программный счетчик. АЛУ состоит из двоичного сумматора, сдвигающего регистра, двух регистров операндов и регистра результата. Схемы АЛУ выполняют команды сложения, вычитания, логическое И, ИЛИ, сложение по модулю 2 и сдвигов. Более сложные операции реализуются программно. Блок микропрограммного управления содержит дешифратор кода операции, схему формирования функций перехода к следующему адресу в микропрограмме и регистр адреса микрокоманды. Система прерывания в микропроцессорах достаточно проста и предназначена только для восприятия прерываний от внешних источников. Микропроцессоры имеют упрощенные схемы управления ПУ. В значительной степени управление этими устройствами реализуется посредством микропрограммного управления. Блок постоянной памяти микропрограмм, реализующих команды микропроцессора, обычно выполняется в виде отдельной БИС. В микропроцессорах используют косвенную, непосредственную, индексную адресации основной оперативной памяти и прямую адресацию общих регистров. Сверхоперативная память на общих регистрах, позволяет сократить количество обращений к внешней памяти и уменьшить необходимое количество выводов корпуса за счет сокращения формата команды. Из-за ограниченного числа выводов корпуса БИС не удается реализовать интерфейс микропроцессора с высокой пропускной способностью. Поэтому микропроцессоры имеют так называемый общий интерфейс, обслуживающий как внешнюю оперативную память, так и ПУ. Если не удается выделить для интерфейса достаточное количество выводов, применяют мультиплексирование шин (использование шин для разных целей на основе разделения времени). Для обеспечения совместной работы микропроцессора и внешнего оборудования шины интерфейса снабжаются буферными схемами, в которых используются электронные схемы с тремя состояниями и спец. линии управления выдачи данных.