Московский государственный университет печати

Иванько А.Ф.


         

Структура и архитектура микропроцессоров современных персональных электронных вычислительных машин

Учебное пособие


Иванько А.Ф.
Структура и архитектура микропроцессоров современных персональных электронных вычислительных машин
Начало
Печатный оригинал
Об электронном издании
Оглавление
1.

Введение в архитектуру микропроцессоров

2.

Особенности набора КР 580

3.

Архитектура микропроцессора К 580 и микроЭВМ на его базе

4.

Система команд микропроцессора КР 580ИК80

5.

Структуры микропроцессорных систем и области их применения

6.

Процессоры PENTIUM

7.

Интерфейс шины процессоров PENTIUM

8.

Расширения архитектуры

9.

Двухпроцессорные системы

10.

Маркировка и идентификация процессоров PENTIUM

11.

Универсальные микропроцессоры

11.1.

Микропроцессоры компании AMD

11.2.

Микропроцессоры компании Cyrix

11.3.

Микропроцессоры с архитектурой Alpha

Список литературы

Указатели
4  именной указатель
102  предметный указатель
31  указатель иллюстраций
21  указатель компаний

3.
Архитектура микропроцессора К 580 и микроЭВМ на его базе

Одним из распространенных комплектов Большая интегральная схемаБИС является микропроцессорный комплект серии КР 580 - отечественный аналог микропроцессора Intel 8086. Основу комплекта составляет однокристальный микропроцессор КР 580ИК80. Кроме МП в состав серии КР 580 входит большое число БИС, позволяющих сравнительно просто подключать к МП различные устройства, организовывать быстрый обмен информацией между блоками.

Структурная схема микропроцессора КР 580ИК80 приведена на рис. 3.1Рис. 03.1. Структурная схема микропроцессора КР 580ИК80.

МП имеет 3 шины:

  • 8-разрядную двунаправленную внутреннюю шину данных (ШД);

  • 16-разрядную адресную шину (ША);

  • шину управления (ШУ).

При рассмотрении структуры МП можно выделить следующие компоненты: блок регистров, арифметико-логическое устройство (АЛУ), буферные схемы, управляющее устройство (УУ).

Блок регистров содержит:

  • 8-разрядные программно-доступные регистры общего назначения, которые обозначаются буквами А, В, С, D, Е, Н, L, причем регистр А одновременно является аккумулятором;

  • специализированные 16-разрядные регистры: счетчик команд СК, регистр-указатель стека УС, сдвоенный регистр косвенного адреса HL, 8-разрядный регистр признаков F;

  • программно-недоступные регистры: 8-разрядные регистры временного хранения T, W, Z; регистр команд (РгК), 16-разрядный регистр адреса (РА).

В МП КР 580ИК80 имеется возможность использования содержимого пар регистров В и С, D и Е, Н и L как 16-разрядных регистров (слов двойной длины).

Отметим назначения регистров Блок регистровблока регистров.

Регистр-аккумулятор А является одновременно регистром одного из операндов и регистром результата операции. Общие регистры А, В, С, D, Е, Н используются для хранения операндов, промежуточных и конечных результатов, а также адресов и индексов при косвенной и индексной адресациях.

Применение аккумулятора и общих регистров позволяет при выполнении команд уменьшить количество обращений к памяти и тем самым фактически повысить быстродействие МП.

Особенностью блока регистров МП является наличие в его составе схемы инкремента/декремента, которая производит над содержимым регистров (без использования АЛУ) операцию прибавления/вычитания I. Схема инкремента/декремента позволяет реализовать процедуры автоматического задания приращений при операциях с адресами не только в регистре УС, но и в СК.

Регистры временного хранения T, W и Z служат для кратковременного хранения некоторых операндов и результатов выполнения операций.

В состав блока регистров входит регистр-защелка адреса памяти РА. РА недоступен программисту. Регистр-защелка адреса передает адрес в буферную схему и далее в шину адреса (ША).

Арифметико-логическое устройствоАрифметико-логическое устройство (АЛУ) служит для преобразования 8-рязрядных данных.

К одному из входов АЛУ подключен аккумулятор А, к другому - через регистр временного хранения Т - может быть подключен любой из регистров общего назначения.

Обрабатываемые данные поступают в АЛУ от внешнего источника по информационной шине ШД или от одного из регистров общего назначения А-L. Результат преобразования передается во внешнюю магистраль через буфер шины данных и может быть записан в один из регистров А-L. При выполнении операций в регистре признаков F фиксируются особенности выполнения операции (рис. 3.2Рис. 03.2. Структура регистра признаков). Эти особенности определяют значение разрядов F после операции: нулевой или ненулевой результат операции в аккумуляторе определяет разряд, перенос из старшего разряда - разряд СУ, знак результата - S, четность числа битов - Р, вспомогательный перенос из младшего полубайта - АС.

Наличие регистра признаков F используется для реализации программных переходов в зависимости от значения того или иного разряда F.

В АЛУ входит схема Десятичный корректордесятичного корректора (ДК).

АЛУ реализует простейшие арифметические и логические операции (сложение, вычитание, сдвиги, сравнение, логическое умножение и т.п.). Более сложные операции выполняются по подпрограммам.

Важным блоком МП является устройство управления (УУ). Оно содержит дешифраторы команд и генерирует управление и синхронизирующие сигналы.

Таким образом, устройство управления состоит из двух относительно независимых частей:

  • первичного автомата, управляющего процессами внутри МП;

  • схемы, обрабатывающей сигналы и генерирующие управляющие сигналы в микропроцессорной системе.

Общая структура алгоритма функционирования управляющего автомата в течение рабочего цикла выполнения команды показана на рис. 3.3Рис. 03.3. Рабочий цикл выполнения команд. Рабочий цикл может иметь различную длительность в силу различных причин:

  • команды могут иметь различную длину (однобайтовые, двухбайтовые, трехбайтовые),

  • имеются различные типы адресации (с непосредственно прямым или последовательным доступом).

© Центр дистанционного образования МГУП