Оқу микрокомпьютерінің құрылымы

Оқу микрокомпьютерінің құрамына жедел жады, тұрақты жады, пернетақта және дисплей кіреді.

Компьютердің ең басты бөлігі 16 разрядты Е97 процессоры болып табылады. Е97 түрлі типтегі ақпаратты өңдейді. Процессорда жадының ішкі регистрлері орналасқан. Сонымен қатар Е97 64 кбайт жадыны тікелей адрестеуге мүмкіндік береді.

Е97 моделі үшін келесі мәндер тұрақты: L0ROM =4000, HiROM=4180 (7-1 сурет.)

7.1-сурет. «Е97» оқу компьютері құрылғысының сызбалық нұсқасы

0000 L0ROM HiROM FFFF

Сурет 7.2. «Е97» микрокомпьютер жадының құрылымы

Е97 микрокомпьютеріне жадының екі түрін жатқызуға болады: жедел жады және тұрақты жады. Жедел жады ақпаратты қысқа мерзімде сақтауға арналған (мұндағы ақпарат оқуға, жазуға арналған). Тұрақты жады ЭЕМ бағдарламасының ішінде өңделіп келетін, тек оқуға арналған жады болып есептеледі

Е97 видеожады дисплей контроллерінде орналасады. Модельдің қарапайымдылығы үшін видеожад процессордың адрестік кеңістігіне кірмейді деп есептейміз. Видеожадқа сілтеме сыртқы құрылғыға қатынау жолымен жүреді.

ЭЕМ-де ұяшық жадының байтпен өлшенетіні бәрімізге белгілі. Е97 жадында барлық байт нөмірленген және олардың 16 разрядты сандары шамамен 0000 және FFFF аралығында орналасады. Ақиқат адрестер 7.2-суретте сызылған облысқа сәйкес келуі керек.

Жадыда байт берілген компьютер бойынша екі көрші байттардан біріктірілген сөзден тұруы мүмкін. Сөз ең кіші байт нөмірленіп адрестеледі делік және адрес сөздің кіші байтына сәйкес келеді, сөз адресі оң мәндерді қабылдайтын болсын.( 4.18 сурет) .40 деген адреспен болатын сөз FFOO мәндерін қабылдайды, ал 42-1234 адресті сөз 41 және 43 сөздерге тыйм салынған. 40-тың 0 мәнін және 41 адресті байттың FF мәнін қабылдайтынына мән беріңіз. Онда сөздер байты соңынан басына қарай сақталады. Міне, көптеген компьютерде сөздер осылай сақталады.

Тұрақты жадының қызметіне тоқталайық.

7.3-сурет. «Е97» ақпараттың берілуі

Біріншіден, қазіргі ЭЕМ-де барлығы процессор командасы түрінде орындала бермейді. Олардың көпшілігі бағдарлама бойынша орындалады. Мысалы, «Е97»-де бөлуден қалған қалдықты табу, модульді есептеу, бүтін санды екілік жүйеден ондық жүйеге айналдыру бағдарламамен жүреді. Мұндай бағдарлама астарларының болуы модульдің процессорда жоқ командаларды және әртүрлі стандартты емес командаларды процессордың командалар жүйесіне енгізуді қажет етпейді.

Екіншіден, ТЕСҚ болуы процессордың командалық жүйесінің деңгейінде сыртқы құрылғылармен жұмыс алгоритмін анықтайтын, ал командаларды ТЕСҚ-на көшіру бұл мәселенің шешімі болып табылады. Мұндай ТЕСҚ-ны BIOS-да (ағылшын тілінен аударғанда Basic Input Output System – енгізу-шығарудың базалық жүйесі) және машина құрамына кіретін сыртқы құрылғылардың арнайы түрін қамтамасыз етеді. Сыртқы құрылғымен ақпарат алмасу қажет болғанда барлық бағдарламалық жабдықтар BIOS-ң стандартты кіріс нүктесіне қатынасады.

Сыртқы құрылғылар контроллерлерін қарастырайық. Оқуға арналған микрокомпьютерде енгізу-шығару порттары түрінде бейнеленеді. Әрбір құрылғыға мұндай екі порт сәйкес келеді: мәліметтер регистрі және күй регистрі. Біріншісімен ақпарат алмасу жүреді, ал екіншісі бұл алмасуды синхрондауға мүмкіндік береді. Егер күй регистрінің кіші байтының таңбалық битіне бір жазылса, онда құрылғы ақпарат алмасуға дайын екендігін білдіреді.

Қазіргі қосымша құрылғылардың контроллерлерінің саны екі порттан көп болады. Мысалы, стандартты баспаға шығару құрылғыларымен жұмыс жасайтын ІВМ-ң қазіргі компьютерде үш порт қолданылады. Аталған порттарға басқару регистрі қосылады.

Микропроцессордың сыртқы құрылымы осындай. Бағдарламалаушыға көрінетіндей процессор құрылғысын қарастырайық. «Е97» жеті 16-разрядты регистрдан құрылады. Төрт жалпы мақсаттағы регистрлер R0-R3, РС (Program Counter) команда адресінің санауышы, SP (Stack Pointer) стек көрсеткіші және N және Z кіші екі бит қана қолданылатын PS (Processor Status) процессордың күй регистрі.

Бұл басқарушы биттердің жұмысы келесідей:

N=0 – нәтиже ≥0, N=1 – нәтиже <0,

Z=0 – нәтиже ≠0, Z=1 – нәтиже = 0.

Мұнда нәтиже орындалған арифметикалық әрекеттердің соңғы нәтижесі білдіреді. Бұл объектінің барлығы 7.4 суретте бейнеленген.

7.4-сурет. «Е97» процессордың ішкі құрылғылары

Аталған регистрлардан басқа «Е97» процессорда әрекет орындалу кезінде қолданылатын тағы да басқа ішкі регистрлар бар. Бұл сол мезеттегі команда орындалуының кодын сақтауға арналған РК команда регистрі, шығыс мәліметтер оқылатын Pr1 және Pr2 операндтар регистрі, командада қажет әрекетпен алынатын нәтиже орындалатын См қосындылағыш.