Лекции Глотова А.Н., страница 7

Структура однокристального 8 – разрядногомикропроцессора КР580ИК80МП имеет три шины: 8 - разрядную двунаправленную ВНУТРЕННЮЮ шинуданных (ШД), 16 - разрядную шину адреса (ША) и шину управления (ШУ).ВнутренняяШДявляетсямагистралью,покотороймогут52обмениваться данными все подключенные к ней блоки и узлы МП. Такимобразом, узлы МП, подсоединенные к ШД разделяют эту шину во времени.ШУ содержит линии для передачи управляющих сигналов, признаковсостоянияМПипериферийныхустройств,втомчислелинии:синхронизации передачи и идентификации информации, передаваемой поШД; сигналов, информирующих МП о готовности периферийных устройств;сигналазапросапрерыванияотпериферийныхустройств;сигналаразрешения прерывания и др.При рассмотрении структуры МП можно выделить следующие части:блок регистров, АЛУ, буферные схемы, управляющее устройство.9.2.1.

БЛОК РЕГИСТРОВМП К580 содержит программно - доступные 8-разрядные регистры:- регистр - аккумулятор A;- регистры общего назначения (РОНы) B,C,D,E;- регистр признаков Fи 16-разрядные специализированные регистры:- счетчик команд СК (PC);- регистр - указатель стека УС (SP);- сдвоенный регистр косвенного адреса HLH - регистр старшего полуадресаL - регистр младшего полуадреса.Кроме того,имеются непосредственно недоступные программе регистры:- 8-разрядные регистры временного хранения T, W, Z;- 8-разрядный регистр команды;- 16-разрядный регистр адреса РА.Имеется возможность использованиясодержимогопаррегистров B и C,53D и E, H и L как составных слов двойной длины.РОН используются для хранения операндов,промежуточных и конечныхрезультатов, а также адресов и индексов при косвенной и индекснойадресациях.Блок регистров имеет в своем составе регистр - АККУМУЛЯТОР (А).А используется в качестве источника одного из операндов и места, гдефиксируетсярезультатоперации.ВкомандеАвявномвиденеадресуется.

На использование А в операции указывает код команды.Иначе говоря, в отношении А применяется подразумеваемая адресация,чтопозволяет применять одноадресные команды, имеющие сравнительнокороткий формат.Для того, чтобы аккумулятор мог одновременно являться регистромоперандаирегистромрезультатаоперации,онстроитсянаосноведвухступенчатых регистров. (Некоторые МП содержат несколько А).Поотношениюкдругимпрограммно-доступнымрегистрамприменяется или подразумеваемая или укороченная адресация, задаваемаякоротким номером регистра.Использование А и РОН позволяет при выполнении команд уменьшитьчисло обращений к памяти и тем самым повысить быстродействие.НаличиекосвенноговблокеадресаHLрегистровпозволяетспециализированногоиметькомандысрегистраподразумеваемойадресацией, т.е.

без указания в команде номера регистра, хранящегоисполнительный адрес.Особенностью блока регистров МП является наличие в его составесхемыинкрементатора/декрементатора,содержимымрегистров(безкотораяпривлеченияпроизводитАЛУ)надоперацию54прибавления/вычитания1.Схемаинкрементатора/декрементаторапозволяет реализовать процедуры автоматического задания приращенийпри операциях с адресами не только в регистре - указателе стека, но ив счетчике команд.ПривыполненииоперацийвМПвозникаетпотребностьвкратковременном хранении операндов и результатов выполнения операций.Для этой цели служат регистры временного хранения данных T, W и Z.Использование регистров временного хранения позволяет МП за один циклреализовать,например,такуюоперацию,какобменсодержимымдвухрегистров.Буферные регистры временного хранения построены по простейшемупринципудинамическоготранзисторов.выполнятьОнидовольнохраненияпозволяютсложныеданныхпростейшимиоперациинаемкостяхаппаратнымиперетасовкиМОП-средствамиданныхнетолькомежду РОН, но и между регистрами, аккумулятором и памятью.Для повышения эффективности операций со словами двойной длины иоперацийформированияипересылокдвухбайтныхадресовимеетсявозможность оперировать с содержимым пар регистров B и C, D и E, H иL как с составными словами двойной длины.

При этом реализуются такназываемыетандемныепересылки,состоящиевпередачевциклевыполнения команды последовательно друг за другом 2 байт информации.В состав блока регистров входит регистр - защелка адреса памятиРА. Собственно регистр адреса недоступен программисту. Однако любаяпарарегистров(BC,DE,HL)можетбытьиспользованадлязаданияадресов команд и данных в программе.

Этот адрес под воздействиемсоответствующих команд не только может быть загружен в регистр -55защелку,ноимодифицированинкрементатора/декрементатора)в(посредствомпроцессезагрузки.схемыРегистр-защелка адреса передает код адреса в буферную схему и далее в ША.9.2.2. АРИФМЕТИЧЕСКО - ЛОГИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО (АЛУ)8 - разрядная комбинированная схема АЛУ выполняет арифметическиеилогическиеоперациинад8-разряднымичисламивпроцессемежрегистровых пересылок. К одному из входов АЛУ всегда подключен А,к другому через регистр Т может быть подключен любой из РОН.Регистр временного хранения позволяет избежать сбоев и потериинформации, когда один из регистров используется в качестве регистра- операнда и регистра - результата.АЛУнепосредственносоответствующих разрядахсвязаносрегистромпризнаковF,вкоторого фиксируются особенности выполнениякаждой операции:- нулевой результат в аккумуляторе - Z,- перенос и старшего разряда - CY,- знак результата - S,- паритет - P,- вспомогательный перенос из младшего полубайта - AC.Наличие в МП регистра признаков упрощает осуществление программныхпереходоввзависимостиотсостояниятриггеровпризнаков.АЛУпозволяет в процессе межрегистровых "пересылок с перекосом" выполнятьоперации сдвига на один разряд вправо или влево.

Многократный сдвигреализуется последовательностью одноразрядных сдвигов.В состав АЛУ входит комбинационная схема десятичного корректораДК,назначениекоторогосостоитвтом,чтобыподвоздействием56специальной команды интерпретировать результат выполнения двоичнойоперации как результат десятичной арифметики.АЛУ реализует простейшие арифметические и логические операции(сложение,вычитание,сдвиги,сравнение,логическоеумножениеидругие операции). Все более сложные операции (умножение, деление,вычисление элементарных функций и др.) выполняются по подпрограммам.9.2.3. СТЕКОВАЯ ПАМЯТЬВ МП К580 организуется стековая память, реализующая безадресноезадание операндов. В общем случае стек представляет собой группупоследовательно пронумерованных ячеек памяти, снабженных указателемстека,вкоторомавтоматическипризаписиисчитыванииустанавливается адрес последней занятой ячейки стека - вершины стека.При операции занесения в стек слово помещается в следующую по порядкусвободнуюячейкустека,априсчитыванииизстекаизвлекаетсяпоследнее поступившее в него слово.

Таким образом в стеке реализуетсяпринцип обслуживания "последний пришел - первый ушел". Этот порядокприобращениикстекуреализуетсяавтоматически.Поэтомуприоперациях со стеком возможно безадресное задание операнда - командане содержит адреса ячейки стека, но содержит адрес ячейки памяти илирегистра, откуда слово передается в стек или куда загружается изстека.Такимобразом,стекявляетсяустройствомпамятиспоследовательным доступом. Невозможно считать информацию, не считавстоящую перед ней.В рассматриваемом МП используется "перевернутый" стек, т.е. припередаче в стек слова значение УС (адрес вершины стека) уменьшается,57а при извлечении - увеличивается.НепосредственновМПК580изоборудованиястековойпамятисодержится только регистр - указатель стека и соответствующие цепиуправления.

Сам стек реализуется в виде группы последовательных ячеекоперативной памяти.Стековаяадресацияширокоиспользуетсяприработесподпрограммами и в процедурах обработки прерывания.9.2.4. БУФЕРНЫЕ СХЕМЫДвунаправленный буфер шины данных предназначен длялогическогои электрического разделения внутрипроцессорной шины данных и внешней,системной ШД. Буфер состоит из регистра - защелки и выходной схемыстремя состояниями, т.е. схемы, обеспечивающей на выходе состояния 0,1 и полное электрическое отключение от нагрузки (высокоимпедансноеили "третье" состояние).

Наличие в МП буферных схем, отключающихся отобщей системной шины, обеспечивает реализацию магистрального принципамежмодульных связей в МП - системе.В режиме ввода информации внутренняя шина данных подсоединяетсяк регистру - защелке, загрузку которого из внешней шины производитбуферная схема под управлением команды.В режиме вывода информации буферная схема передает во внешнююшину данных содержимое буферного регистра – защелки, на вход которогоповнутреннейшинеданныхсодногоизрегистровзагруженкод,подлежащий выдаче.Во время выполнения операций в МП, не связанных с процедурамиобмена с внешними по отношению к МП устройствами, буферная схемаотключается от ШД, т.е.

переходит в высокоимпедансное состояние.58Буферная схема шины адреса (ША) - однонаправленная, обеспечиваетпередачуадресовкомандиданных,атакженомеровпериферийныхустройств от МП в систему. Выход буферной схемы ША, точно так жекаки буфера данных может переходить в третье состояние. Подобный режимнеобходимо иметь в системе, в которой к памяти могут обращаться посистемной шине не только МП, но и другие периферийные устройства(контроллер ПДП, пульт оператора, контроллеры накопителей и др.)9.3. УПРАВЛЯЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО МП.УправляющееустройствоМПсостоитиздвухотносительнонезависимых частей:1.