Тема 2.3 Архитектура МП и МПС

Типовая структура МП.

МП состоит из 3 основных блоков:

1. АЛУ

2. Блок внутренних регистров

3. УУ

Для передачи данных между этими блоками используется внутренняя шина данных.

АЛУ выполняет одну из главных функций МП – обработка данных. Операции, выполняемые АЛУ большинства МП следующие:

1. Сложения

2. Вычитания

3. И, ИЛИ

4. Исключающие ИЛИ

5. Инверсия

6. Сдвиг вправо

7. Сдвиг влево

8. Приращения положительное и отрицательное.

Важная составная часть МП – регистры. Каждый регистр можно использовать для временного хранения одного слова данных. Некоторые регистры имеют специальное назначение, другие – многоцелевое. Они называются регистрами общего назначения (РОН) и могут использоваться программистом по его усмотрению. Количество и назначение регистров в МП зависит от его архитектуры.

Аккумулятор – главный регистр МП при различных манипуляциях с данными. Большинство арифметических и логический операций осуществляется путем использования АЛУ и аккумулятора. МП может выполнять некоторые действия над данными непосредственно в аккумуляторе. Данные поступают в аккумулятор с внутренней шины МП. В свою очередь аккумулятор может посылать данные в МП.

Количество разрядов аккумулятора соответствует длине слова МП, но некоторые МП имеют аккумуляторы двойной длины. В дополнительные разряды записываются биты, появляющиеся при выполнении некоторых арифметических операций.

Буферный регистр предназначен для хранения (буферирования) данных.

РОН – набор регистров, используемых в качестве запоминающих устройств. Так как АЛУ может совершать операции с содержимым РОН без выхода на внешнюю магистраль адресов и данных, то они происходят гораздо быстрее, чем операции с внешней памятью.

Регистр состояния предназначен для хранения результатов некоторых проверок, осуществляемых в процессе выполнения программы.

Указатель стека предназначен для хранения адреса последнего во времени поступления элемента стека.

Стек – набор ячеек памяти, откуда данные или адреса выбираются сверху по принципу:

Первым – поступивший последним.

Счетчик команд обеспечивает формирование адреса очередной команды, записанной в памяти. Перед выполнением программы счетчик команд необходимо загрузить адресом памяти, указывающим на первую команду программы. Этот адрес посылается по адресной шине к схемам управления памятью, в результате чего считывается ее содержимое по указанному адресу. Далее эта команда передается в специальный регистр МП, называемый регистром команд.

После извлечения команды из памяти МП автоматически дает приращение содержимому счетчика команд, это приращение счетчик команд получает в тот момент, когда МП начинает выполнять команду только что извлеченную из памяти. Следовательно с этого момента счетчик команд содержит адрес следующей команды. Регистр команд содержит команду в процессе ее дешифрирования и выполнения. Входные данные поступают в регистр из памяти по мере последовательной выборки команд.

УУ поддерживает требуемую последовательность функционирования всех остальных его звеньев. По сигналам УУ очередная команда извлекается из регистра команд. При этом определяется что необходимо делать с данными, а затем обеспечивается последовательность действий при выполнении поставленной задачи.

Дешифратор команд осуществляет декодирование команды, находящейся в регистре команд и вырабатывает сигналы, необходимые для ее выполнения.

УУ принимает решение когда и в какой последовательности другие устройства могут пользоваться внутренней шиной данных.

Регистр адреса памяти при каждом обращении к памяти МПС указывает адрес области памяти, подлежащей использованию МП. Выход этого регистра называется адресной шиной и используется для выбора области памяти или регистра устройства ввода вывода (ОРТА).

В течении выборки команды из памяти регистр адреса памяти и счетчик команд имеют одинаковое содержимое. В процессе выполнения команды содержимое регистра адреса памяти зависит от выполняемой команды: если в соответствии с командой МП должен произвести еще одно обращение к памяти то регистр адреса памяти подлежит вторичному использованию в процессе обработки этой команды.

Система шин позволяет организовать связь с внешней средой – устройствами ввода-вывода и ЗУ.

Архитектура в МПС

Понятие архитектуры МПС определяет ее составные части а так же ее связи и взаимодействия с ними.

Существует 2 основных типа архитектуры.

Системы памяти классифицируются по разным признакам:

При необходимости увеличить длину слова нужно включать несколько БИС с общей адресацией тогда каждая БИС добавляет 4 бита к слову. При необходимости увеличить число слов в модуле используют имеющийся вход выбора кристалла ЦС Линия ЦС подключится к выходу дешифратора и запараллелится в каждой строке. Одноименные линии данных запараллелятся в каждом столбце. Линии адреса включатся параллельно для одновременного обращения ко всем БИС ПЗУ(по строкам и столбцам).

Поиск по сайту: