Учебное пособие Харьков 014 удк

165
адреса, а внутри кристалла эти данные расходятся на шину данных, 
шину команд и две шины адреса. Такой подход позволяет избежать 
увеличения числа выводов без особого ущерба для производи-
тельности. 
Рассмотрим обобщенную структуру микропроцессорного ядра 
(рис. 5.27). Условно в ней можно выделить блок обработки команд и 
блок обработки данных. Блок обработки команд состоит из регистра 
команд (РК) и управляющего устройства (УУ). Блок обработки 
данных включает АЛУ, регистр-накопитель, буферный регистр (БР), 
регистр признаков (РП), блок регистров общего назначения (БРОН) и 
регистр адреса (РА). Рассмотрим более подробно функциональные 
блоки, представленные на рис. 5.27. 
Рис. 5.27. Обобщенная структура микропроцессорного ядра 
Арифметико-логическое устройство (АЛУ) является одной из 
важнейших частей микропроцессора. Оно предназначено для выпол-
нения арифметических и логических операций над числами в двоич-
ном коде. АЛУ строится на базе параллельного сумматора, поэтому 
для него базовой операцией является операция сложения двоичных 
чисел. Другие операции выполняются АЛУ с помощью специальных 
команд, двоичные коды которых хранятся во внешней памяти. В 
состав арифметических операций, кроме сложения, входят операции 
вычитания, сравнения, поразрядного умножения, а также логические 
операции «И», «ИЛИ» и «НЕ».

166 
Для АЛУ важнейшей характеристикой является разрядность, 
которая и определяет разрядность всего МП. Поскольку любая цифра 
из диапазона от «0» до «9» может быть закодирована четырьмя 
двоичными разрядами, то для выполнения арифметических операций 
достаточно иметь 4-разрядное АЛУ. Однако этого недостаточно для 
обработки текстовой информации, так как символы принято коди-
ровать 8-разрядным двоичным кодом. Именно поэтому в свое время 
разработчики МП перешли от 4-разрядных АЛУ к 8-разрядным. 
Разрядность АЛУ в современных микропроцессорах может доходить 
до 64, что позволяет эффективно работать с большими числами, а 
также упрощать адресацию при работе с большими объемами 
данных.
Программный счетчик (на схеме не показан) используется для 
формирования адреса очередной выполняемой команды. Команды 
размещаются в ячейках памяти с последовательными адресами. 
После того как очередная ячейка памяти считана в микропроцессор, 
содержимое счетчика увеличивается на 1. Процедура увеличения 
содержимого счетчика повторяется при выполнении всех команд 
программы. При необходимости изменения порядка выполнения про-
граммы (например, при организации условных и безусловных пере-
ходов) содержимое счетчика подвергается изменению с помощью 
специальных команд. Разрядность счетчика команд соответствует 
разрядности адресов ячеек памяти, т.е. разрядности шины данных. 
Как видно из рис. 5.27, в состав микропроцессора входит нес-
колько регистров, объединенных в блок регистров. По своему назна-
чению регистры МП разделяются на две категории:
– регистры общего назначения;
– специальные регистры.
Регистры общего назначения (РОН) выполняют функции свер-
хоперативной памяти. Наличие РОН на кристалле МП расширяет его 
внутренние возможности по хранению данных и позволяет увели-
чить производительность МП без увеличения тактовой частоты. Все 
РОН программно адресуемы. 
Рассмотрим специальные регистры микропроцессоров. Входы 
регистра-накопителя (аккумулятора) и буферного регистра подклю-
чены к внутренней магистрали микропроцессора, а выходы – к входу 
АЛУ. Эти регистры применяются для выполнения арифметических и 
логических операций, а их разрядности всегда равны. Буферный 
регистр нужен исключительно для временного хранения одного из 

167
операндов, участвующих в операции. Аккумулятор выполняет такую 
же функцию, однако после завершения операции в него записывается 
ее результат, т.е. аккумулятор участвует во всех арифметических 
операциях. Кроме того, аккумулятор используется для ввода и 
вывода данных к внешним устройствам. Следует заметить, что 
существуют микропроцессоры, в которых отсутствует буферный 
регистр, и тогда второй операнд поступает в АЛУ через внутреннюю 
магистраль МП из РОН или из внешней памяти.
Регистр признаков предназначен для хранения результата 
логической или арифметической операции, выполненной в АЛУ. В 
качестве результатов могут выступать самые разнообразные призна-
ки: признак нулевого результата, признак четности единиц в резуль-
тате, признак переноса единицы в старший разряд и т.д. Количество 
признаков и их назначение может изменяться в зависимости от 
модели и производителя микропроцессора. Однако правило записи 
информации о признаках всегда одинаково: логическая единица 
соответствует удовлетворению признака. С помощью специальных 
команд возможно получение информации о любом разряде регистра 
признаков или извлечение его содержимого для дальнейшего приме-
нения. Признаки используются для организации условных переходов 
в программах.
Для выполнения команд программы ее код, записанный в 
память системы, считывается и по шине данных пересылается в 
регистр команд, где и хранится до момента записи кода следующей 
команды. Разрядность регистра команд совпадает с разрядностью 
АЛУ микропроцессора.
Регистр адреса предназначен для хранения адреса очередной 
выполняемой команды. Этот адрес формируется программным счет-
чиком команд. Регистр адреса позволяет организовать переходы в 
процессе выполнения программы с помощью изменения содержи-
мого регистра.
Управляющее устройство (УУ) управляет работой всех блоков 
микропроцессора и внешними устройствами системы с помощью 
формирования управляющих сигналов. Для управления внутренними 
устройствами УУ вырабатывает группу сигналов СУ, для управления 
внешними устройствами – сигналы, входящие в состав шины управ-
ления. Комбинация управляющих сигналов, необходимая для выпол-
нения определенной команды, формируется в результате дешиф-
рации кода команды, который хранится в регистре команд.

168 
Для связи МП с внешними устройствами используются следу-
ющие шины 
МП (также называемые магистралями):
– шина адреса. Является однонаправленной и применяется для 
передачи цифрового адреса (ячейки памяти или устройства) от 
микропроцессора к внешним устройствам (в том числе и ОЗУ);
– шина данных. Двунаправленная шина, используемая для 
передачи данных от микропроцессора к внешним устройствам и в 
противоположном направлении;
– шина управления. Эта шина используется для передачи сиг-
налов управления от МП к внешним устройствам и наоборот. Одна-
ко, в отличие от шины данных, эта шина является квазидвунаправ-
ленной, т.е. каждый ее сигнальный провод используется для переда-
чи сигнала только в одном направлении. 

жүктеу/скачать 23,07 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: