 |
Арифметико-логічний пристрій
|
|
|
|
АЛП, розрядністю у 8-бітів, може виконувати арифметичні операції додавання, віднімання, множення і ділення; логічні операції І, АБО, ВИКЛЮЧАЮЧЕ АБО, циклічні зсуви, обнуління, інвертування тощо. В АЛП
Рисунок 8.2 Структурна схема МК51
є програмно недоступні регістри Т1 і Т2, що використовуються для тимчасового зберігання операндів, а також схема десяткової корекції і схема формування ознак.
АЛП може оперувати чотирма типами інформаційних об’єктів: булевими (1біт), цифровими (4 біти), байтовими (8 біт) і адресними (16 біт).
Структура пам’яті МК51
Загальну пам’ять МК можна розділити на п’ять фізичних адресних просторів, які розрізняються програмно, оскільки мають різні способи адресації, так і апаратно, тому що використовуються різні сигнали запису та читання (рисунок 8.3): зовнішня пам’ять програм (ЗПП); зовнішня пам’ять даних (ЗПД); резидентна пам’ять програм (РПП); резидентна пам’ять даних (РПД); регістри спеціальних функцій (РСФ).
Рисунок 8.3 Структура пам’яті
Внутрішня і зовнішня пам’яті програм утворюють єдиний адресний простір ємністю до 64 Кбайт і не розрізняються програмістом, але обов’язково відокремлюються на етапі проектування апаратних засобів.
Резидентна пам’ять
Пам’ять програм і даних (резидентна, тобто внутрішня) фізично і логічно розділені і мають різні механізми адресації.
Пам’ять програм (ПЗП) має ємність 4 Кбайти і використовується для зберігання команд, констант, керуючих слів ініціалізації тощо. Резидентна пам’ять програм (РПП) має 16-бітову шину адреси, яку генерує лічильник команд РС або команд, що формують пряму 8 або 16-розрядну адресу. Комірки 0000...0023Н зарезервовані під вектори переривань при їх обслуговуванні (тобто реалізуються переходи на підпрограми обслуговування переривань).
|
|
|
Резидентна пам’ять даних (РПД) виконує функції оперативної пам’яті і забезпечує зберігання проміжних результатів. Адресується одним байтом і має ємність 128 байтів. Вона складається з трьох частин (рисунок 8.4).
- 4 банки регістрів оперативного призначення з адресами 00...1FH;
- 16 байтових комірок з адресами 20...2FH, що одночасно утворюють область з 128 однобітових комірок окремої адресації з адресами 00...7FH;
- 80 байтових комірок ОЗП з адресами 30...7FH.
Регістри спеціальних функцій
Регістри спеціальних функцій займають область резидентної пам’яті з адресами 80...FFH. Перелік даних регістрів поданий в таблиці 8.5, а карта пам’яті на рисунку 8.4 - 8.5.
Таблиця 8.5- Блок регістрів спеціального призначення
| Символ | Назва | Адреса |
| *ACC | Акумулятор | 0E0H |
| *B | Розширювач акумулятора | 0F0H |
| *PSW | Слово стану програми | 0D0H |
| SP | Покажчик стеку | 81H |
| DPTR | Регістр-покажчик даних (DPH) (DPL) | 83H 82H |
| *P0 | Порт 0 | 80H |
| *P1 | Порт 1 | 90H |
| *P2 | Порт 2 | 0A0H |
| *P3 | Порт 3 | 0B0H |
| *IP | Регістр пріоритетів | 0B8H |
| *IE | Регістр маски переривань | 0A8H |
| TMOD | Регістр режиму таймера/лічильника | 89H |
| *TCON | Регістр керування/статуса таймера | 88H |
| THO | Таймер 0 (ст.байт) | 8CH |
| TLO | Таймер 0 (мл.байт) | 8AH |
| TH1 | Таймер 1 (ст.байт) | 8DH |
| TL1 | Таймер 1 (мл.байт) | 8BH |
| *SCON | Регістр керування приймачем-передавачем | 98H |
| SBUF | Буфер приймача-передавача | 99H |
| PCON | Регістр керування потужністю | 87H |
Зауваження. Регістри зі значком (*), допускають адресацію окремих бітів.
Регістр В застосовується при виконанні команд множення і ділення, а також використовується як подовжувач акумулятора при обробці двобайтових чисел.
Акумулятор і ССП
Акумулятор є джерелом операнда і місцем фіксації результату при виконанні арифметичних, логічних операцій і операцій маніпулювання бітами. В МК51 акумулятор має звужене застосування, оскільки значна частина команд контролера може виконуватись без його участі.
|
|
|
 Рисунок 8.4 Карта заадресованих
бітів і байтів в РПД
| Рисунок 8.5-Карта заадресованих бітів і байтів в блоці спеціальних функцій |
Результат виконання багатьох команд в АЛП оцінюється ознаками (індикаторами), які фіксуються в регістрі слова стану програм (ССП). В таблиці поданий перелік індикаторів ССП (регістр PSW).
Таблиця 8.6- Формат слова стану програм (ССП).
| Символ | Позиція | Ім’я і призначення |
| C | PSW.7 | Індикатор переносу. Установлюється апаратними засобами або програмою при виконанні арифметичних і логічних команд. |
| AC | PSW.6 | Індикатор додаткового переносу. Установлюється тільки апаратно при виконанні команд додавання і віднімання. |
| F0 | PSW.5 | Індикатор 0. Може установлюватись програмно і визначається програмістом. |
| RS1 RS0 | PSW.4 PSW.3 | Вибір банку регістрів. Установлюється програмно для вибору робочого банку регістрів (примітка). |
| 0V | PSW.2 | Індикатор переповнення. Установлюється апаратно за результатами виконання арифметичних команд. |
| - | PSW.1 | Не використовується. |
| P | PSW.0 | Індикатор паритету. Установлюється апаратно. |
Примітка. Вибір робочого банку регістрів
| RS1 | RS0 | Банк | Межі адрес |
| 00H-O7H 08H-0FH 10H-17H 18H-1FH |
Індикатор переносу С, крім звичайних функцій подовжувача акумулятора в командах додавання, віднімання і зсувів, виконує функції акумулятора в командах маніпуляції з однобітовими операндами. Індикатор 0V фіксує арифметичні переповнення в операціях зі знаковими числами. Крім того він установлюється в 1 також при діленні на нуль і якщо добуток в операціях множення перевищує 225.
Індикатор F0 визначається користувачем під будь-яку ознаку і може бути програмно установленим, обнуленим, перевіреним та про інвертованим.
Індикатори RS0 i RS1 визначають один з чотирьох можливих банків регістрів оперативного призначення. Індикаторами керує не АЛП, а програміст у відповідності до таблиці (див.примітку).
Функції індикатора додаткового переносу АС є аналогічними до його функцій в МП інших типів.
Необхідно зауважити, що акумулятор не відноситься до регістрів оперативного призначення, а разом з регістром PSW входить до складу регістрів спеціальних функцій.
|
|
|
Регістри-покажчики
8-бітовий покажчик стеку SP може адресувати будь-яку область РПД. Вміст регістра SP інкрементується завчасно ніж дані будуть записані в стек під дією команд PUSH i CALL.Вміст SP декрементується після виконання команд POP i RET. Після ініціалізації МК51 за сигналом ‘’Обнуління’’ в SP заноситься код 07Н. Тобто перший елемент даних в стеку буде розміщений в РПД за адресою 08Н.
Двобайтовий регістр-покажчик даних DPTR використовується для фіксації 16-бітової адреси в операціях зі зверненнями до зовнішньої пам’яті. Даний регістр може використовуватись як 16-бітовий або як два незалежні 8-бітових регістри DPH i DPL.
Таймери / лічильники
В складі апаратних засобів МК51 є регістрові пари з символьними іменами ТНО, TLO i TH1,TL1, що є основою двох незалежних програмно-керованих 16-бітових таймерів/лічильників подій.
Буфер послідовного порта
Регістр з символьним іменем SBUF представляє собою два незалежних регістра: буфер приймача і буфер передавача. Посилка байта в SBUF зразу ж викликає процес передачі через послідовний порт. Коли ж байт зчитується з SBUF, то джерелом є приймач послідовного порту.
Регістри спеціальних функцій.
Регістри з символьними іменами IE, IP, TMOD, TCON, SCON i PCON використовуються для фіксації і програмної зміни керуючих бітів і бітів стану схеми переривання, таймера/лічильника, приймача/передавача послідовного порта і для керування потужністю живлення МК51. Їх організація буде розглядатись далі.
|
|
|
