Структурна схема МП

Мікропроцесорна ВІС, представлена на рисунку 3, містить у собі наступні функціональні блоки:

- блок регістрів;

- арифметико-логічний блок;

- пристрій керування;

- буферні схеми шини даних (БФД) і шини адреси (БФА).

Секція регістрів включає шість 16-розрядних регістрів: W, Z, B, C, D, E, H, L; РС (програмний лічильник) і SP (покажчик стека). Шість 8-розрядних регістрів загального призначення складені в пари регістрів: B,C; D,E; H,L. Вони можуть бути використані в програмах як окремі 8-розрядні регістри або як три 16-розрядних регістри (B, D, H).

Програмний лічильник РС містить поточну адресу пам'яті, до якої звертається програма. Зміст РС автоматично змінюється в плині кожного циклу команди.

Покажчик стека SР містить адресу пам'яті, починаючи з який її можна застосовувати для збереження і відновлення вмісту програмно-доступних регістрів МП ВІС. Покажчик стека SP служить для роботи зі стековою пам'яттю і визначає адресу останнього зайнятого осередку стека.

Буферні регістри W, Z не є програмно доступними регістрами і використовуються для виконання команд усередині МП ВІС.

Арифметико-логічний блок виконує арифметичні і логічні операції під впливом пристрою керування МП ВІС. Він містить у собі 8-розрядний АЛП, схему десяткової корекції ДК, побудованій на базі ПЗП, 5-ти розрядний регістр ознак, акумулятор А, буфер акумулятора БФА і буферний регістр Бфрг. Арифметико-логічний блок дозволяє здійснити арифметичні операції додавання, вирахування, а також основні логічні операції (І, ЧИ, що виключає ЧИ) і пересування. При проведенні операції одне число завжди береться з буфера акумулятора, а інше - з буферного регістра. За результатами виконання арифметико-логічних операцій АЛБ встановлює в регістрі ознак п'ять знаків.

Ознака переносу (Carry - C) встановлюється в одиницю, якщо при виконанні команд з'являється одиниця переносу зі старшого розряду.

Додаткова ознака переносу (Auxiliary carry - АС) встановлюється в одиницю, якщо при виконанні команд виникає одиниця переносу з третього розряду числа. Стан розряду може бути проаналізовано лише командою десяткової корекції числа.

Ознака знака (Sign - S) у машинному слові можна представити числом від -128 до 127. У цьому випадку сьомий (старший) розряд числа - його знак. Одиниця в сьомому розряді при такому записі буде вказувати на негативне число, а нуль - на позитивне.

У розряд нульової ознаки (Zero - Z) записується одиниця, якщо при виконанні команди результат дорівнює нулю.

У розряд ознаки парності (Parity - P) записується одиниця, якщо при виконанні команди кількість одиниць у розрядах результату буде парною.

Регістр команд РгК і дешифратор команди ДШК використовуються в МП ВІС для одержання і дешифрації коду команди. При витягу команди, перший байт, що містить її код, розміщується в регістр команди і надходить на дешифратор команд. Дешифратор разом із пристроєм керування і синхросигналами Ф1 і Ф2 формують керуючі сигнали для усіх внутрішніх блоків МП ВІС, а також його вихідні сигнали керування і стани.

Виконання кожної команди виробляється в МП ВІС в строго визначеній послідовності, обумовленій кодом команди, і синхронізується в часі сигналами Ф1 і Ф2 тактового генератора.

Період синхросигналів CLK1 і CLK2 називається МАШИННИМ ТАКТОМ (Т). Тривалість машинного такту Т може бути встановлена довільно в діапазоні від 0.5 до 2 мікросекунд.

При використанні МП ВІС необхідно ясно представляти динаміку його роботи, тобто на яких магістралях, у залежності від яких керуючих сигналів і коли МП ВІС буде видавати ту чи іншу інформацію. Це надалі допоможе розуміти роботу схем, що дозволить погоджувати її з різними периферійними пристроями мікро-ЕОМ.

При аналізі процесів будемо використовувати наступні поняття:

Машинний цикл (М) - час, необхідний для витягу з пам'яті одного байту інформації або виконання команди, обумовленої одним машинним словом. Машинний цикл може складатися з 3-5 машинних тактів.

Час виконання команди - час одержання, декодування і виконання команди.

У залежності від виду команди цей час може складатися з 1-5 машинних циклів. Для МП ВІС КР580ИК80 існує 10 різних типів машинних циклів:

1. Витяг коду команди (М1).

2. Читання даних з пам'яті.

3. Запис даних у пам'ять.

4. Витяг зі стека.

5. Запис даних у стек.

6. Уведення даних із зовнішнього пристрою.

7. Запис даних у зовнішній пристрій.

8. Цикл обслуговування переривання.

9. Зупинка.

10. Обслуговування переривань при роботі МП ВІС у режимі зупинки.

Тип виконуваного циклу МП вказується на першому такті кожного машинного циклу за допомогою 8-розрядного слова стану, видаваного на ШД.

Окремі розряди слова стану задіюються в мікро-ЕОМ для формування магістралі керування. Слово стану видається на ШД лише на інтервалі синхросигналів С (такти Т1 і Т2), а використовується протягом усього машинного циклу, тому необхідно записати його в спеціальний регістр слова стану Ргсс. На рисунку 4 приведена схема запису слова стану.

Запис здійснюється з використанням сигналу "Синхро" і тактового імпульсу Ф1. Сигнал "Синхро" з'являється на початку кожного циклу і займає проміжок часу між позитивними фронтами тактового імпульсу Ф2 на тактах Т1 і Т2. Таким чином, запис слова стану здійснюється сигналом Ф1 на такті Т2.

Стан розрядів у регістрі станів для всіх типів машинних циклів приведені в таблиці 2.

Таблиця 2 - Слово стану процесора

Розглянемо часові діаграми роботи процесора при різних машинних циклах.