АЛУ выполняет одну из главных функций микропроцессора – обработку данных. Полученный после выполнения команды в АЛУ результат пересылается в регистр или ячейку памяти. АЛУ имеет два входных порта и один выходной порт. Оба входных порта снабжены буферными регистрами. Буферные регистры – это регистры временного хранения данных. Операционные блоки АЛУ не обладают внутренней памятью, поэтому до момента получения результата операции операнды должны сохраняться в буферных регистрах. Два входных порта позволяют АЛУ принимать данные с внутренней шины данных микропроцессора или из специального регистра-аккумулятора. Аккумулятор также используется для хранения результата операции, выполненной в АЛУ.
Совокупность РОН (регистры общего назначения) образует внутреннюю память микропроцессора. Использование РОН позволяет повысить быстродействие микропроцессора за счет уменьшения числа обращений к оперативной памяти. РОН являются программно-доступными и используются для хранения исходных данных, промежуточных и окончательных результатов вычислений, а также для хранения адресной информации.
Аккумулятор – это главный регистр микропроцессора при различных операциях над данными. Большинство арифметико-логических операций осуществляется путем использования АЛУ и аккумулятора. Любая из таких операций над двумя операндами предполагает размещение одного из операндов в аккумуляторе, а другого операнда – в памяти или каком-либо из РОН. После выполнения команды в аккумулятор вместо операнда помещается результат операции.
Микропроцессор может выполнять некоторые действия над данными непосредственно в аккумуляторе:
- инверсия содержимого аккумулятора;
- сдвиг содержимого аккумулятора вправо или влево на требуемое число разрядов и т. д.
Через аккумулятор выполняются операции ввода-вывода, т. е. программируемая передача данных из одной части микропроцессора в другую.
Регистр состояния (регистр флагов или признаков) микропроцессора предназначен для фиксации и хранения признаков (флагов), характеризующих результат последней выполненной арифметической или логической операции. Это признаки нулевого результата, знака результата, переноса, переполнения разрядной сетки и т. д. Содержимое регистра признаков обычно используется устройством управления для реализации условных переходов по результатам операции АЛУ. Под каждый из возможных признаков отводится один бит.
Устройство управлениявырабатывает управляющие сигналы для всех блоков структурной схемы микропроцессора в соответствии с кодами команд, внешними управляющими сигналами и сигналами синхронизации, а также управляет обменом информацией между микропроцессором, памятью и устройствами ввода-вывода.
Счетчик командили программный счетчикобеспечивает формирование адреса очередной команды программы. В процессе выборки текущей команды программы из оперативной памяти содержимое счетчика команд автоматически увеличивается на единицу. С этого момента счетчик команд указывает адрес следующей команды программы, которая будет выбрана из памяти после выполнения текущей. Содержимое счетчика команд может изменяться командами переходов и передачи управления.
Регистр командмикропроцессора предназначен для хранения текущей выполняемой команды в процессе ее дешифрации и выполнения. Входные данные поступают в регистр команд из памяти по мере последовательной выборки команд. После выполнения очередной команды в регистр команд автоматически записывается код следующей команды из ячейки памяти, адрес которой содержится в счетчике команд.
Дешифратор командпреобразует код операции команды в набор управляющих сигналов, определяющих последовательность действий микропроцессора при выполнении очередной команды программы.
Регистр адреса памятииспользуется при каждом обращении к оперативной памяти микро-ЭВМ. Он указывает адрес ячейки памяти, которая подлежит использованию микропроцессором. Регистр адреса памяти подключен к внутренней шине данных микропроцессора. Информация в регистр адреса памяти может загружаться от различных источников: РОН, указателя стека, счетчика команд.
Указатель стека– это регистр, который хранит адрес вершины стека, доступной для чтения-записи. Стек – это особым образом организованный участок оперативной памяти со специальной дисциплиной обслуживания. Стековая память используется для хранения содержимого внутренних регистров микропроцессора при возникновении и обработке прерываний.
Вопросы для самопроверки
1. Какие функции выполняет АЛУ?
2. Назначение РОН.
3. Назначение регистра состояния.
4. Какие функции выполняет устройство управления МП?
Литература [10, с. 25–35]
Раздел 2.МП семейства INTEL
Тема 2.1.16-разрядные МП
Лекция 4. МП Intel. Модели МП Intel и их сравнительная характеристика.
Литература [11, с. 6–8]
Лекция 5. Организация однокристальных 16-разрядных МП. Стандартная архитектура 16-разрядного МП. Организация данных, размеры и типы данных.
Литература [12, с. 150–153]
Лабораторно-практическая работа 1. Ознакомление со структурой учебной микро-ЭВМ К1810ВМ86, картой памяти, органами управления и режимами работы.
Лекция 6.Система команд МП, форматы команд, классификация команд, способы адресации. Средства управления памятью. Преобразование логических адресов в физические.
Литература [5, с. 45–73]
Лабораторно-практическая работа 2.Изучение структуры 16-разрядного МП 8086. Изучение системы команд 16-раз-рядного МП 8086.
Лабораторно-практическая работа 3. Исследование выполнения арифметических операций на учебной микро-ЭВМ К1810ВМ86.
Лабораторно-практическая работа 4.Программирование ввода-вывода в микропроцессорной системе на базе МП К1810ВМ86.
Тема 2.2.Сопроцессоры
Лекция 7. Общие сведения и технические характеристики. Структура арифметического сопроцессора. Форматы команд и обрабатываемых данных. Система команд арифметического сопроцессора.
Литература [5, с. 74–104]
Тема 2.3.32-разрядные МП
Лекция 8.Регистровая структура МП 80486. РОН. Сегментные регистры. Системные регистры. Отличительные особенности архитектуры МП 80486.
Система команд, форматы команд и способы адресации МП 80486. Типы данных 32-разрядных МП.
Литература [4, с. 9–27], [12, с. 197–223]
Лекция 9.Режимы работы МП (реальный, защищенный, виртуальный).
Работа МП в реальном режиме. Управление памятью в реальном режиме.
Работа МП в защищенном режиме. Управление памятью в защищенном режиме.
Страничная и сегментная организация памяти. Преобразование адресов в защищенном режиме.
