Структурно - функциональная организация классического процессора

В состав процессора (см. рисунок 4.13) входят арифметико- логическое устройство (АЛУ), регистры общего назначения (РОН), устройство управления (УУ), а также интерфейс ОП и ПУ. Операнды из памяти и данные из периферийных устройств передаются через внешнюю двунаправленную магистраль данных, формируются буферным регистром данных (БРД) и помещаются на внутреннюю магистраль данных (и команд).

Выполнение некоторой программы начинается с загрузки счетчика команд (СчК) начальным адресом. Содержимое СчК передается в буферный регистр адреса (БРА) и используется для выборки команды из памяти. Команда по магистрали данных поступает в РК. Поле КОП команды дешифрируется ДшКОП (используется для выборки микропрограммы из ПЗУ микрокоманд) и служит для формирования сигналов, управляющих ходом выполнения команды, а также для формирования внешних управляющих сигналов шины управления (ШУ). Адресная часть команды передается в РгАоп для выборки операндов. Операнды передаются из памяти по внешней ШД, помещаются на внутреннюю магистраль процессора и, в зависимости от типа команды, заносятся либо в аккумулятор, либо в один из РОН, либо в регистр операнда РгОп. Результаты выполнения команд с выхода сумматора поступают в магистраль данных и далее пересылаются либо в память, либо в один из регистров процессора (А или РОН). Выбор конкретного РОН производится селектором адреса (СА) РОН, после записи в него соответствующего поля КОП РК.

После завершения процесса исполнения текущей команды, содержимое СчК модифицируется и производится выборка следующей команды.

В качестве внешних управляющих сигналов используются выходные сигналы чтения (Чт) и записи (Зп) для управления памятью (формируются при выполнении команд обращения к памяти), сигналы ввода (Вв) и вывода (Выв) (формируются при выполнении команд обращения к УВВ); входной сигнал запрос прерывания ЗПр, обеспечивающий прерывание выполнения основной программы и переход к выполнению подпрограммы, соответствующей внешнему запросу. Часто в процессорах формируют сигналы внутренних прерываний (например, при попытке деления на нуль или при недопустимых переполнениях).

Указатель стека УС предназначен для адресации стековой памяти, которая чаще всего реализуется в некоторой области оперативной памяти. Эта область определяется либо операционной системой, либо программистом путем загрузки начального адреса области стека в УС.

В интерфейс ОП и ПУ входят буферные регистры адреса (БРА) и данных (БРД), предназначенные для хранения текущих значений адреса и данных. Дополнительно эти регистры должны обеспечивать увеличение токовой нагрузки внешних ША и ШД, а также высокоимпедансное состояние этих шин.

Поиск по сайту: