Презентация на тему: Структура микропроцессорной системы. Основные характеристики микропроцессоров

Лекция 2. Структура микропроцессорной системы. Основные характеристики микропроцессоров

Структура микропроцессорной системы. Основные характеристики микропроцессоров

Шина – это информационный канал, который объединяет все функциональные блоки МПС и обеспечивает обмен данными в виде двоичных чисел. Конструктивно шина представляет собой n проводников и один общий провод (земля). Данные по шине передаются в виде слов (байт), которые представляют собой 8 разрядные группы бит. Различают последовательные и параллельные шины. В параллельной шине информационные биты передаются по отдельным линиям одновременно. Они выполняются в виде плоского кабеля. В последовательной шине информационные биты передаются по одной линии последовательно во времени. Они выполняются в виде коаксиального или оптического кабеля.

Назначение шин микроЭВМ

Мультиплексирование шин адреса и данных

Память микроЭВМ представляет собой совокупность регистров (ячеек), предназначенных для хранения информации в двоичной форме. Каждая ячейка имеет уникальный адрес, что обеспечивает возможность доступа к ней. Адрес представляет собой двоичное слово, длина которого определяет количество ячеек, которое может быть адресовано. Совокупность всех адресов образует адресное пространство микроЭВМ. Классификацию запоминающих устройств (ЗУ) произведем по способу доступа к данным.

Адресные ЗУ При адресном доступе код на адресном входе указывает ячейку, с которой ведется обмен. Все ячейки адресной памяти в момент обращения равнодоступны. Адресные ЗУ делятся на: ПЗУ (ROM), ОЗУ (RAM). Оперативные ЗУ хранят данные, участвующие в обмене при исполнении текущей программы, которые могут быть изменены в произвольный момент времени. Запоминающие элементы ОЗУ, как правило, не обладают энергонезависимостью. ОЗУ делятся на статические и динамические. В первом случае запоминающими элементами (ЗЭ) являются триггеры, сохраняющие свое состояние пока схема находится под питанием и нет новой записи данных. Во втором случае данные хранятся в виде заряда конденсаторов. Саморазряд конденсаторов ведет к разрушению данных, поэтому они должны периодически (через несколько миллисекунд) регенерироваться. С другой стороны, плотность упаковки динамических элементов памяти в несколько раз превышает плотность упаковки, достижимую в статических ОЗУ поэтому динамические ЗУ характеризуются наибольшей информационной емкостью и невысокой стоимостью. Потому они и нашли более широкое применение (например, в ЭВМ).

В постоянном ЗУ содержимое либо вообще не изменяется, либо изменяется, но редко и в специальном режиме. Для рабочего режима это «память только для чтения». ПЗУ программируются при изготовлении методами интегральной технологии. ПЗУ бывают неперепрограммируемые и репрограммируемые. Последние делятся на: - РПЗУ – УФ (EPROM) – репрограммируемое ПЗУ с ультрофиолетовым стиранием; РПЗУ – ЭС (EЕPROM) – репрограммируемое ПЗУ с электрическим стиранием. Последовательные ЗУ В ЗУ с последовательным доступом записываемые данные образуют некоторую очередь. Считывание происходит из очереди слово за словом, либо в порядке записи, либо в обратном порядке. Ассоциативные ЗУ В таких ЗУ поиск информации реализуется по некоторому признаку, а не по ее расположению в памяти. То есть, все хранимые в памяти слова одновременно проверяются на соответствие признаку, например, на совпадение определенных полей слов (тегов) с признаком, заданным входным словом – теговым адресом. На выход выдаются слова, удовлетворяющие признаку.

Память программы начального запуска – содержит программу, которая выполняется при включении питания или при подаче сигнала сброса; Память для стека или стек – используется для временного хранения данных в режиме LIFO (last in, first out). Необходимая при обслуживании прерываний и при работе подпрограмм. Память с таблицей векторов прерываний – содержит список начальных адресов программ обработки прерываний. Память устройств ввода/вывода (УВВ) – дает возможность МП общаться с внутренней памятью УВВ как со своей собственной

Порты ввода/вывода выполняют роль посредника между микроЭВМ и внешними устройствами. Как и ячейки памяти, порты имеют адрес, что позволяет иметь множество портов в составе одной микроЭВМ. Роль портов могут выполнять микросхемы буферных регистров, микросхема программируемого параллельного интерфейса и др.

Структура микропроцессора

Структура микропроцессора

Структура микропроцессора

Основные характеристики микропроцессора

Аккумулятор – главный регистр МП, который соединен шиной данных с арифметико –логическим устройством (АЛУ). Регистр временного хранения соединен с другим выходом АЛП, этот регистр не доступен программисту и используется для временного хранения данных на выходе АЛП перед их записью в аккумулятор. Он автоматически управляется схемами управления МП. Регистр кода операции, дешифратор кода операции, программный счетчик, устройство управления и синхронизации, используются для чтения команд из памяти и для их выполнения. Схемы синхронизации и управления – это процессор внутри процессора. ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) внутри МП содержит микрокод (или микропрограмму), который точно указывает процессору, что делать, чтобы выполнить каждую команду. Записанный микрокод, который обычно задается производителем МП, не может изменяться при записи программ, которые выполняются процессором.

Аккумулятор – главный регистр МП, который соединен шиной данных с арифметико –логическим устройством (АЛУ). Регистр временного хранения соединен с другим выходом АЛП, этот регистр не доступен программисту и используется для временного хранения данных на выходе АЛП перед их записью в аккумулятор. Он автоматически управляется схемами управления МП. Регистр кода операции, дешифратор кода операции, программный счетчик, устройство управления и синхронизации, используются для чтения команд из памяти и для их выполнения. Схемы синхронизации и управления – это процессор внутри процессора. ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) внутри МП содержит микрокод (или микропрограмму), который точно указывает процессору, что делать, чтобы выполнить каждую команду. Записанный микрокод, который обычно задается производителем МП, не может изменяться при записи программ, которые выполняются процессором.

Проверить состояние флагов можно выполнив проверку содержимого ячейки памяти 83ЕА. Флаги собраны в один байт, показанный на рисунке (значения 0,1 означают, что значение этого бита может быть любым).