Токхейм Р. - Основы цифровой электроники (1988)(ru) (775262), страница 54
Текст из файла (страница 54)
Первая часть команды 1 в приведенной выше программе — команда ввода данных. Во второй части команды 1 указывается, откуда нужно ввести данные (из порта 1). Первая часть команды, предписывающая конкретное действие, называется операт!ией, вторая часть — операндом. Операция и операнц размещаются в отдельных ячейках памяти программ. Как видно из рис. 11.8, код операции хранится в ячейке 100, а код операнда в в ячейке 101 (порт 1), последний указывает, откуда нужно взять информацию.
В микропроцессоре на рис. !1.8 выделены два новых блока. Они называются регистрами. Это специальные регистры: аккумулятор и регистр команд. Все события, происходящие внутри микроЭВМ при выполнении процедуры ввода — запоминания — вывода буквы «А», иллюстрируются на рис. 11.8. За прохождением команд и данных внутри микроЭВМ можно проследить с помощью занумерованных кружков на диаграмме. Напомним, что микропроцессор — эпю центральный узел, управляющий перемещением всех данных и выполнением всех операций. Используя рис. 11.8, рассмотрим последовательные этапы процедуры.
!. Микропроцессор (МП) выдает адрес 100 на адресную шину. По шине управления поступает сигнал, устанавливающий память программ (конкретную микросхе- 298 ГЛАВА Г! с 3 х 6 э Ст а э к с 63 о м о од ТО/:ф экранного терминала Рнс. 11.8. Послеловательность ояерапнв, осуществляемых в мннроЭВМ прн выполнения программы ввода — запомннання — вывода. му) в режим считывания.
Этот этап условно представлен на рис. 11.8 кружком с цифрой 1. 2. ЗУ программ пересылает первую команду («Ввести цифровые системы Мккракрокехррк вы- бор«к — деккфрк- ккк — кскклкккнк данные») по шине данных, и МП получает это закодированное сообщение. Команда помещается в специальную область памяти внутри МП, называемую регистром команд. МП дешифрует (интерпретирует) полученную команду и определяет, что для команды ввода данных нужен операнд.
3. МП выдает адрес 101 на адресную шину; шина управления используется для перевода памяти программ в режим считывания. 4. Из памяти программ на шину цанных пересылается операнд «Из порта 1». Этот операнд находится в программной памяти по адресу 101 (в ячейке 101). Код операнда (содержащий адрес порта 1) передается по шине данных к МП и направляется в регистр команд. МП теперь дешифрует полную команду («Ввести данные из порта 1»). 5. МП, используя адресную шину и линии управления, связывающие его с устройством ввоца, открывает порт 1. Цифровой код буквы «А» передается в аккумулятор внутри МП и запоминается. Здесь важно отметить, что при обработке каждой программной команды микропроцессор действует согласно лрикропроцедуре выборки-дешифрации-ивиолнения.
Сначала он осуществляет выборку команцы из памяти программ, затем дешифрует зту команду и, наконеп, исполняет ее. Попытайтесь самостоятельно проследить за этой микропроцедурой выборки — дешифрации-исполнения на примере двух следующих команд программы. А пока мы продолжим рассмотрение процесса выполнения программы, хранимой в памяти (рис. 11.8). б. МП обращается к ячейке 102 по адресной шине. Шина управления используется при этом для установки памяти в режим считывания. 7. Код команды «Запомнить данные» подается на шину данных и пересылается к МП, где помещается в регистр команд.
8. МП дешифрует эту команду и определяет, что для нее нужен операнд. МП обращается к ячейке памяти (103) и приводит в активное состояние вход считывания микросхемы памяти программ. 9. Из памяти программ на шину данных пересылается код сообщения «В ячейке памяти 200». МП воспринимает этот операнц и помещает его в регистр команд. Полная команца «Запомнить данные в ячейке памяти 200» выбрана из памяти программ и дешифрована. 10. Теперь начинается процесс выполнения команды.
МП пересылает адрес 200 на адресную шину и возбуждает вход эописи, относящийся к памяти данных. 11. МП направляет хранящуюся в аккумуляторе информацию в память данных. Код буквы «А» передается по шине данных и записывается в ячейку 200 этой памяти. Выполнена вторая команда. Процесс запоми- гллвл ~~ нания не разрушает содержимого аккумулятора. В нем по-прежнему находится код буквы «А». 12. МП должен выбрать очередную команду. Он обрашается к ячейке 104 и переводит память программ в режим считывания. 13. Код команды вывода данных пересылается по информационной шине к МП. МП воспринимает эту команду и засылает ее в регистр команд. МП де~лифрует команду и определяет, что требуется операнд. 14.
МП выдает адрес 105 на адресную шину и устанавливает память программ в режим считывания. 15. Из памяти программ по шине данных к МП поступает код операнда («В порт 10»). МП засылает этот код в регистр команд. !6. МП дешифрует полную команду («Вывести данные в порт 1О»). С помощью адресной шины и линий управления, связывающих его с устройством вывода, он открывает порт 10. МП пересылает код буквы «А» (все еще находяшийся в аккумуляторе) по шине данных. Буква «А» выводится через порт 10 на экран дисплея.
В большинстве микропроцессорных систем (МПС) передача информации осуществляется способом, аналогичным только что рассмотренному (как на рис. 11.8). Наиболее существенные различия возможны в блоках ввода и вывода информации. Так, может потребоваться несколько большее число элементарных операций для правильной организации работы этих блоков. Важно обратить внимание, что микропроцессор является ядром системы и осушествляет управление всеми операциями.
Его работа представляет собой последовательную реализацию микропроцедур выборки дешифрации — исполнения. Однако фактическая последовательность операций в МПС определяется командами, записанными в памяти программ. Команды обычно выполняются последовательно-в порядке их расположения в программе (100, 101, 102 и т.д.). Все три команды из нашей программы были бы выбраны, дешифрованы и исполнены большинством ми- кроЭВМ малой мошности приблизительно за 0,0001 с.
Основное достоинство МП-систем — их высокое быстродействие и гибкость, позволяющая перепрограммировать их для выполнения самых разнообразных функций. МикроЭВМ представляют собой сложные цифровые системы, в состав которых входят микропроцессор на одной или нескольких ИС, запоминаюшие устройства и устройства ввода и вывода информации. Микропроцессорный кристалл сам по себе очень сложная подсистема с высокой степенью интеграции, способная обрабатывать команды с чрезвычайно высокой скоростью. Предполагается, что промышленность микроЭВМ еще долго будет оставаться наиболее быстро развивающейся отраслью электронной ЦИФРОВЫЕ СИСТЕМЫ техники.
В двух последних разлелах этой главы мы дадим лишь краткий обзор принципов организации микроЭВМ и выполняемых ею основных операций. Выполняя следующие задания, проверьте, хорошо ли вы ус- воили изложенный материал. 18. В микроЭВМ часть команды, указывающая на конкретное действие, называется .... Вторая часть команды называется 19. На рис. ! 1.8 в ячейке памяти программ с адресом хранится операционная часть первой команды, а в ячейке с адресом ...— ее операнд. 20. В микроЭВМ на рис. 11.8 координатором всех операций и перемещений данных является .
21. При обработке каждой команды микропроцессор выполняет микропроцедуру выборки— 22. В микроЭВМ команды, записанные в памяти программ, обычно выполняются (последовательно — в порядке их расположения, в произвольном порядке).
11.7. Дешифрация адреса в микроЭВМ ДешиФратор адреса Рассмотрим простую 4-разрядную микропроцессорную систему, представленную на рис. 11.9,а. В этой системе используются только 8 проводников в адресной шине и 4 проводника в шине данных. ОЗУ представляют собой крошечные устройства емкостью 64 бит (16 х 4). Эти ОЗУ аналогичны микросхеме 7489, рассмотренной в предыдущей главе. При работе с такой системой сразу же возникают два вопроса. Во-первых, каким образом при посылке микропроцессором одного и того же 4-разрядного адреса к обоим ОЗУ выбирается именно то ОЗУ, из которого в данный момент нужно считывать данные? Во-вторых, как несколько устройств могут пересылать данные по общей информационной шине, если в большинстве случаев выходы различных логических устройств нельзя соединять друг с другом7 Ответы на оба этих вопроса дает диаграмма на рис.
1 1.9, б. Дешифратор адреса, показанный на рис. 11.9,б, определяет, какое именно ОЗУ нужно использовать, и посылает разрешающий сигнал по линии выборки микросхемы. В каждый момент времени разрешающий сигнал подается только в одну тпакую линию. Блок дешифрации адреса состоит из обычных комбинационных логических элементов. ОЗУ 0 выбирается при адресации ячеек 0.-15, ОЗУ 1 — при адресации ячеек 16-31, 302 СЛАВА Ы Адресная шина нна нные линни~ на нык Рие. 11.9. б а-упроцзенная 4-разрялная микропроцессорная система с лаумя ОЗУ емкостью 64 бит; б-4-разрядная микропроцессорная сисюма, аключаюшая а себя лешифратор адреса и буферы с тремя состояниями.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
