Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!
МегаЛекции

Функционирование и временные диаграммы микропроцессора




 

Формат команды МП580ВМ80 содержит от одного до трех байт. Время, затрачиваемое на извлечение 1 байта информации или выполнение команды, определяемой одним машинным словом, называют машинным циклом (М).Каждая команда требует для выборки и выполнения от одного до пяти машинных циклов. Машинные циклы именуются M1, M2, M3, M4, M5.

Выполнение каждой команды в МП происходит в строгой последовательности, определяемой кодом команды, и синхронизируется сигналами Ф1 и Ф2 тактового генератора. Период синхросигналов Ф1 или Ф2 называется машинным тактом (Т). Любой машинный цикл включает от трех до пяти тактов: T1, T2, T3, T4, T5. Каждый такт длится в течение одного периода синхросигнала (длительность такта при частоте 2 МГц = 0,5 мкс). Имеется три состояния, которые могут длиться неограниченное число тактов: WAIT (Ожидание), HOLD (Захват), HALT (Останов).

Время выполнения команды определяется процессом получения, декодирования и ее выполнения. В зависимости от вида команды это время может состоять от 1 до 5 М. Для микропроцессора 580ВМ80 существует десять различных типов циклов:

1) М1 – извлечение кода команды;

2) М2 – чтение данных из памяти;

3) М3 – запись данных в память;

4) М4 – извлечение из стека;

5) М5 – запись данных в стек;

6) М6 – ввод данных из внешних устройств;

7) М7 – запись данных во внешние устройства;

8) М8 – цикл обслуживания прерывания;

9) М9 – останов;

10) М10 – обслуживание прерывания при работе МП в режиме “Останов”.

Цикл М1 – это всегда цикл выборки команды, он длится от 4 до 5 тактов. Циклы М2, М3, М4, М5 обычно состоит из 3-х тактов каждый. На рисунке 2.4. показаны временные диаграммы функционирования МП.

В течение такта Т1 содержимое программного счетчика ПС выдается на адресную шину, а на выходах СИН вырабатывается высокий потенциал. На шину данных подается 8-разрядный код, характеризующий выполняемый цикл. На первом такте каждого машинного цикла МП указывает тип выполняемого цикла с помощью 8-разрядного слова состояния цикла, выдаваемого на шины данных. Слово состояния выдается на шины данных лишь во время импульса СИНХР (такты Т1 и Т2), а используется на протяжении всего машинного цикла. Поэтому его необходимо записывать в специальный регистр слова состояния РгСС. Запись его осуществляется в момент совпадения сигналов СИНХР и Ф1 на втором такте (рисунок 2.3).

 

   
Рисунок 3.3 – Временные диаграммы функционирования процессора i8080  

Слово состояния в последующем используется для формирования сигналов раздельного обращения к памяти и внешним устройствам, так как в процессоре такие сигналы отсутствуют (например, Чт (Прием) относится как к памяти, так и к внешним устройствам).

За Т1 всегда следует такт Т2, в течение которого проверяется наличие сигналов подтверждения ГТ и ЗАХВАТ, а также проверяется не находится ли МП в состоянии останова HALT. Если на входе READY имеется сигнал готовности (высокий уровень), то МП переходит к такту Т3, в противном случае – в состояние ОЖИДАНИЕ (такт Тw) и находится в нем до тех пор, пока не появится сигнал готовности. Таким образом, сигнал ГОТ позволяет синхронизировать МП с памятью с любым временем доступа или с любым внешним устройством. Более того, сигнал ГОТ позволяет осуществить пошаговое выполнение программы.

Во время Т2 слово состояния цикла (PSWC) записывается в регистр состояния. Передним фронтом Ф2 заканчивается формирование сигнала СИН, и вырабатывается единичный сигнал Прием, позволяющий поступить байту на вход МП через ШФ. В этом же такте Т2 из сигнала Прием и D7 PSWC формируется сигнал Чт Память, позволяющий поступать данным из памяти на ШД микропроцессора. Изменения данных в этом такте восприниматься не будут так как их запись в МП осуществляется в фиксированные моменты времени в такте Т3.

В такте Т3 во время заднего фронта Ф1 производится запись кода команды во внутренний регистр кода команды. Положительным фронтом Ф2 оканчивается сигнал ПРИЕМ на выходе МП и сигнал ЧТ Память. Импульс на выходе Прием формируется в машинных циклах: чтение команды, ЧТ данных из памяти, прерывания, чтение из стека или внешнего устройства.

На основании декодирования команды ДШК схема управления формируют сигналы управления и синхронизации для внутренних пересылок данных, а также соответствующие дешифрируемой команде машинные циклы.

На последующих тактах Т4 и Т5 ДШК расшифровывает код команды, определяет количество байтов в команде, формирует команды на внутренние пересылки данных и подготавливает МП к выполнению следующих машинных циклов.

В конце последнего машинного цикла выполнения каждой команды анализируется наличие запроса прерывания на входе ЗПР. Если запрос присутствует и прерывания разрешены (команда EI), то МП входит в специальный цикл М1, во время которого содержимое ПС не изменяется, формируется признак начала обработки прерывания INTA, а прерывающее устройство посылает в МП код команды RST с адресом прерывающей программы.

Самые простые команды, не требующие обращения к памяти, выполняются в течении одного машинного цикла за четыре такта, т.е. за 2 мкс, самые длинные – на протяжении 5 машинных циклов – за 18 тактов, т.е. 9 мкс.

Выборка команд длиной 2 и 3 байта производится соответственно за два или три машинных цикла, при этом первый байт команды заносится врегистр команд РК, второй в программно недоступный регистр W, а третий – в регистр Z.

 

Поделиться:





Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...