Структура (архитектура) однокристального восьмиразрядного микропроцессора МП580ВМ80

Определение МП – программно-управляемое устройство, реализуемое на одном или нескольких чипах, которое осуществляет процесс цифровой обработки информации и управление им.

Структура МП

МП состоит из трех блоков:

1. Блок обработки информации ( ).

2. Блок управления ( ).

3. Блок хранения информации ( ).

Блок обработки информации включает восьмиразрядный регистр – аккумулятор, предназначенный для хранения одного из операндов команды и результата операции (выполнения команды).

MOV B, C; (B)←(C)

АЛУ – арифметическое логическое устройство, которое выполняет необходимые арифметические и логические действия над операндами и результат записывает в аккумулятор.

Восьмиразрядный регистр признаков (регистр флагов) необходим для хранения признаков выполнения действий в АЛУ.

7 6 5 4 3 2 1 0

S – признак отрицательного результата (S=1).

Z – признак нулевого результата (Z=1).

0 – не используется.

AC – признак переноса между полубайтами (АС=1).

Р – признак четного числа единиц в байте результата, т.е. в аккумуляторе (Р=1).

СY – признак переноса старшего разряда результата (СY=1).

Блок управления включает восьмиразрядный регистр команд, предназначенный для хранения КОП-а.

Дешифратор команд дешифрирует КОП и выдает управляющие сигналы на устройство управления.

Устройство управления осуществляет управление процессом выполнения команд.

Блок хранения информации включает шесть восьмиразрядных регистров (регистры общего назначения – РОН) – В, С, D, E, H, L. Они предназначены для временного хранения информации в МП (в КЭШ памяти).

Регистры РОН могут использоваться как по отдельности (восьмиразрядные), так и парами (шестнадцатиразрядные).

Только пары регистров В-С, D-E, H-L можно использовать для программирования.

Указатель стека (SP) – шестнадцатиразрядный регистр, предназначенный для хранения адреса стековой памяти.

Стековая память– выделенная память ОЗУ, в которой реализуется принцип: «первый записал, последний прочитал».

Счетчик команд – шестнадцатиразрядный регистр, предназначенный для хранения адреса выполняемой команды.

Принцип работа МП

Работу МП рассмотрим на примере выполнения команды арифметического сложения.

Команда на языке ассемблера (пользователя):

ADD B; (А)←(А)+(В)

Команда в машинном коде (микропроцессора):

Команды программы предварительно записаны в ЗУ (ОЗУ или ПЗУ).

Все команды в МП выполняются в два этапа:

1) выборка (чтение из ЗУ) и дешифрование команды;

2) выполнение команды.

На первом этапе выполнения команды адрес выполняемой команды, записанной в счетчике команд (PC), под воздействием сигнала управления выставляется на 16-ти разрядную шину адреса (ША) и по ША поступает в ЗУ. В ЗУ ячейка памяти (ЯП) с указанным адресом под воздействием сигналов управления инициализируется на чтение. Содержимое ЯП по шине данных (ШД) поступает в регистр команд и далее на дешифратор команд. Содержимое регистра команд (КОП) хранится в течение выполнения команд. В результате дешифрования команды формируется управляющие сигналы для устройства управления для выполнения команды.

На втором этапе осуществляется выполнение команды по микротактам под воздействием сигналов управления. В нашем примере ADDB: содержимое регистра В (РОН) по внутренней шине данных МП поступает в АЛУ, где суммируется с содержимым аккумулятора в АЛУ, т.е. арифметическое сложение содержимого регистров А+В. Результат сложения записывается в аккумулятор. Кроме того, в регистр признаков заносятся признаки выполняемой операции (Z=1, если 0-й результат; S=1, если отрицательное значение результата операции записывается в А_к). После выполнения арифметической операции (в нашем примере) в счетчике команд (PC) будет записан адрес очередной выполняемой команды.