Справочное пособие по цифровой электронике - [12]

Шрифт
Интервал

Внутренние регистры — это просто наборы триггеров-защелок (см. гл. 3), в которые при обработке помещаются двоичные данные. Некоторые из регистров доступны программисту (т. е. он может записать в них или считать их содержимое), а другие не доступны. Регистры подразделяются на специализированные (т. е. имеющие конкретное назначение, например указание ячейки памяти или хранения результата операции АЛУ) и общего назначения.

Особенно важную роль в микропроцессоре играют следующие регистры.

Программный счетчик или указатель команды. Программный счетчик PC или указатель команды IP в 8-битном микропроцессоре — это 16-битный регистр, содержащий адрес следующего командного байта. При выборке каждого командного байта производится автоматический инкремент программного счетчика.

Аккумулятор А функционирует как регистр-источник и регистр-получатель; он одновременно является и источником одного из байт данных, которые требуются для операции АЛУ, и местом, куда помещается результат операции АЛУ. Разумеется, в 8-битных микропроцессорах длина аккумулятора составляет 8 бит.

Регистр флажков F (или регистр состояния SR, регистр кода условия CCR) содержит информацию о внутреннем состоянии микропроцессора, в частности об особенностях результата последней операции АЛУ. Подчеркнем, что регистр флажков не является регистром в обычном смысле, а представляет собой просто набор триггер-защелок, состояния которых зависят от результата операции АЛУ. Можно считать, что выход каждого триггера действует как флажок. Обычно имеются флажки нуля Z, переполнения V, отрицательного результата N и переноса С.

Указатель стека. В большинстве микропроцессоров требуется доступ к такой области внешнего ЗУПВ, которая предназначена для временного хранения данных. Эта область называется стеком и занимает от 16 до 256 байт. (Заметим, однако, что стек — это динамическая структура и его размер изменяется в процессе обработки).

Стек работает по принципу «последний пришел — первый ушел» (LIFO). Данные включаются («проталкиваются») в стек, а затем извлекаются («выталкиваются») из него. Указатель стека SP следит за положением стека, т. е. содержит адрес последней использованной ячейки стека. В некоторых микропроцессорах, например в микропроцессоре 6809, имеются два независимых указателя стека — системный указатель стека SSP и пользовательский указатель стека USР.

Регистр команды непосредственно программисту недоступен. Он содержит текущий командный байт, который декодируется дешифратором команды. Выходы дешифратора команды подаются в схему управления микропроцессора, определяющую направление передач данных и реагирующую на внешние сигналы, появляющиеся на шине управления, а также выполняет другие функции.

Упрощенная внутренняя архитектура типичного 8-битного микропроцессора показана на рис. 5.1.



Рис. 5.1.Упрощенная внутренняя архитектура типичного 8-битного микропроцессора.


Отметим, что линии внешней шины управления изолированы от линий внутренней шины с помощью буферов и основные внутренние элементы связаны быстродействующей внутренней шиной данных.


5.2. Линии управления

Рассмотрим вкратце функции наиболее важных внешних линий управления, которые имеются в большинстве микропроцессоров.

Считывание/запись. На линии считывания/записи R/W¯ действует сигнал низкого уровня, когда микропроцессор выполняет операцию записи, и сигнал высокого уровня в операции считывания. В некоторых микропроцессорах, например в Z80, имеются отдельные линии считывания READ и записи WRITE.

Запрос прерывания. На входной линии запроса прерывания 

или 
внешнее устройство формирует сигнал низкого уровня, обращая «внимание» микропроцессора на этот сигнал. Если флажок прерывания сброшен (логический 0), запрос воспринимается и микропроцессор прерывает обычную обработку и переходит к выполнению нужной процедуры прерывания.

Немаскируемое прерывание. Реакция на обычный запрос прерывания (

или
) определяется флажком прерывания, поэтому прерывание может быть замаскировано. В программу вводятся команды, которые устанавливают и сбрасывают флажок прерывания и, следовательно, разрешают или запрещают прерывания. Такой способ позволяет гибко реагировать на прерывания — мы сами определяем, воспринимаются они или игнорируются. Однако в некоторых ситуациях требуется, чтобы прерывание обслуживалось независимо от текущих действий микропроцессора. Для этой цели предусмотрена отдельная линия немаскируемого прерывания
. Когда на ней появляется сигнал низкого уровня, выполнение программы прерывается независимо от состояния флажка прерывания, т. е. независимо от того, разрешены прерывания или запрещены.

Сброс. Сигнал низкого уровня на входной линии сброса 

применяется для инициализации системы, т. е. приведения ее в известное состояние, до обычного выполнения программы. При активном сигнале сброса программный счетчик PC переводится в определенное состояние (например, в него загружается нуль или конкретный адресный вектор) и прерывания запрещаются.

Выполняются и другие внутренние операции, зависящие от типа микропроцессора.

Синхронизация.


Рекомендуем почитать
Российские деятели украинского происхождения

В Справочнике приведены краткие биографии около 1400 российских деятелей украинского происхождения, внёсших свой вклад в развитие России. В нём помещены статьи о государственных, политических, общественных и церковных деятелях, революционерах, декабристах, полководцах, флотоводцах и военачальниках, героях войн, космонавтах, писателях, художниках, скульпторах, архитекторах, артистах театра и кино, режиссёрах, композиторах, искусствоведах, спортсменах, учёных, создателях новых технологий и техники.             Справочник через биографии деятелей освещает историю Украины и России за период с 1654 г.


Германские пехотные противотанковые средства ближнего боя

В брошюре даны описания и способы применения пехотных противотанковых средств немецкой армии, захваченных нашими войсками. Брошюра поможет нашим бойцам и командирам научиться применять эти средства против танков противника. Настоящее пособие составлено инженер-полковником Клюевым при участии инженер-полковника Панкратьева.


Монеты Китая первой половины XX века. Часть 1.

В книге в занимательной форме описывается история чеканки китайских монет с изображением политических деятелей начиная с первых лет революции до прихода к власти коммунистов. В приложении даны советы и рекомендации по переводу надписей на китайских монетах, таблицы наиболее часто встречающихся на монетах иероглифов и примеры их чтения. Книга снабжена большим количеством иллюстраций.


713 секретов производственных технологий

Форматирование файла не завершено (Stribog).Эти не только древние, но и интересные рецепты не потеряли актуальности и в нынешнее время. Правда, хочу заметить, что не все из них безопасны. Особенно те, где используется ртуть и соли тяжелых металлов (в частности это касается раздела «Парфюмерия»). Так что думайте Сами.С уважением, Сергей Каштанов.


Противотанковая мина ТМ-72 и минный взрыватель МВН-72

Руководство предназначается для изучения тактико-технических характеристик, устройства принципа действия, правил применения, хранения и транспортировки противотанковой мины ТМ-72 и минного взрывателя МВН-72.


Учимся читать в три раза быстрее за 20 минут - Лайфхакер

rufb2edit 0.0.908 сен 2015http://lifehacker.ru/2015/01/22/chitat-v-3-raza-bystree/web2fb2_201509080815_87756238791.0Учимся читать в три раза быстрее за 20 минут - ЛайфхакерИя Зорина 22 января 2015Учимся читать в три раза быстрее за 20 минутУмение быстро читать освобождает кучу свободного времени. Только представьте, вы можете в три раза быстрее справляться со всей литературой — технической, профессиональной или художественной. А теперь приятная новость: в отличие от большинства навыков, которые нужно осваивать постепенно, скорочтение доступно вам уже через 20 минут тренировки.