 |
Двунаправленная шина данных. 3.2 Структурная схема МП
|
|
|
|
Двунаправленная шина данных
(Д0-Д7), используемая для обмена
информации с памятью или ВУ;
Шина управления (выходная):
СИНХР (SYNC) - на этом выходе МП
БИС фпрмируется сигнал СИНХР в
начале каждого машинного цикла;
П (DBIN, прием) - сигнал ПРИЕМ
на этом выходе указывает на готов-
ность МП БИС к приему данных;
ОЖД (WAIT, ожидание) - сигнал ОЖД
на этом выходе указывает что МП
находится в состоянии ожидания;
ЗП (WR)- на этом выходе МП БИС
сигнал ЗП указывает, что данные
выданы МП БИС и установлены на
МД (магистраль данных) и могут быть
записаны в ВУ;
П. ЗХ (HLDA, подтверждение захвата) - на этом выходе МП БИС сигнал П. ЗХ появляется в ответ на сигнал З. ЗХ (запрос захвата) и указывает, что МД и МА находятся в состоянии высокого сопротивления;
Р. ПР (INTE, разрешение прерывания) - на этом выходе сигнал Р. ПР указывает на состояние внутреннего триггера разрешения прерывания МП БИС. Состояние триггера может быть установлено программно с помощью команд EI, DI. При уровне “0” на выходе Р. ПР прием запросов прерывания МП БИС невозможен.
Шина управления (входная):
Г (READY, готов) - сигнал ГОТОВ на этом входе информирует о готовности ВУ к обмену информацией с МП БИС. При уровне “0” МП БИС будет находиться в состоянии ОЖИДАНИЕ.
З. ЗХ (HOLT, запрос захвата) - вход, используемый для подачи сигнала З. ЗХ на переход МП БИС в состояние ЗАХВАТ, в котором МА и МД переходят в третье состояние (высокое сопротивление). Обычно состояние используется для организации обмена информацией по каналу прямого доступа к памяти;
З. ПР (INT, запрос прерывания) - вход, используемый для подачи сигнала З. ПР. Сигнал поступает от внешнего источника на прерывание выполнения основной программы и переход на выполнение подпрограмм обслуживания прерывания. Сигнал запроса прерывания не воспринимается МП БИС при работе его в режимах ЗАХВАТ, ОЖИДАНИЕ или нулевом состоянии внутреннего тригера разрешения прерывания;
|
|
|
R (RESET)- вход, по которому поступает сигнал на начальную установку МП БИС, при этом обнуляется его программный счетчик, внутренние триггеры, формирующие сигналы Р. ПР и П. ЗХ;
CLK1, 2 - входы для подачи тактовых сигналов Ф1(СДК1) и Ф2(СДК2). Эти сигналы являются не пересекающимися во времени сигналами, определяющими тактовую частоту работы МП БИС.
3. 2 Структурная схема МП
Микропроцессорная БИС, представленная на рисунке 3, включает в себя следующие функциональные блоки:
- блок регистров;
- арифметическо-логический блок;
- устройство управления (УУ);
- буферные схемы шины данных (БФД) и шины адреса (БФА).
Секция регистров включает шесть 16-разрядных регистров: W, Z, B, C, D, E, H, L; РС (программный счетчик) и SP (указатель стека). Шесть 8-разрядных регистров общего назначения составлены в пары регистров: B, C; D, E; H, L. Они могут быть использованы в программах как отдельные 8-разрядные регистры или как три 16-разрядных регистра (B, D, H).
Программный счетчик РС содержит текущий адрес памяти, к которому обращается программа. Содержание РС автоматически изменяется в течении каждого цикла команды.
Указатель стека SР содержит адрес памяти, начиная с которого ее можно применять для хранения и восстановления содержимого программно- доступных регистров МП БИС. Указатель стека SP служит для работы со стековой памятью и определяет адрес последней занятой ячейки стека.
Буферные регистры 0W, Z не являются программно доступными регистрами и используются для выполнения команд внутри МП БИС.
Арифметическо-логический блок выполняет арифметические и логические операции под воздействием устройства управления МП БИС. Он включает в себя 8-разрядное АЛУ, схему десятичной коррекции ДК, построенной на базе ПЗУ, 5-ти разрядный регистр признаков, аккумулятор А, буфер аккумуляторя БФА и буферный регистр БФРг. Арифметическо-логический блок позволяет осуществить арифметические операции сложения, вычитания, а также основные логические операции (И, ИЛИ, исключающее ИЛИ) и сдвиг. При проведении операции одно число всегда берется из буфера аккумулятора, а другое - из буферного регистра. По результату выполнения арифметико-логических операций АЛБ устанавливает в регистре признаков пять знаков.
|
|
|
Признак переноса (Carry - C) устанавливается в единицу, если при выполнении команд появляется единица переноса из старшего разряда.
Дополнительный признак переноса (Auxiliary carry - АС) устанавливается в единицу, если при выполнении команд возникает единица переноса из третьего разряда числа. Состояние разряда может быть проанализировано лишь командой десятичной коррекции числа.
Признак знака (Sign - S) в машинном слове можно представить числом от -128 до 127. В этом случае седьмой (старший) разряд числа - его знак. Единица в седьмом разряде при такой записи будет указывать на отрицательное число, а ноль- на положительное.
В разряд нулевого признака (Zero -Z) записывается единица, если при выполнении команды результат равен нулю.
В разряд признака четности (Parity - P) записывается единица, если при выполнении команды количество единиц в разрядах результата будет четным.
Регистр команд РгК и дешифратор команды ДШК используются в МП БИС для получения и дешифрации кода команды. При извлечении команды первый байт, содержащий ее код, помещается в регистр команды и поступает на дешифратор команд. Дешишифратор совместно с устройством управления и синхросигналами Ф1 и Ф2 формируют управляющие сигналы для всех внутренних блоков МП БИС, а также его выходные сигналы управления и состояния.
Выполнение каждой команды производится в МП БИС в строго определенной последованности, определяемой кодом команды, и синхронизируется во времени сигналами Ф1 и Ф2 тактового генератора.
Период синхросигналов CLK1 и CLK2 называется МАШИННЫМ ТАКТОМ (Т). Длительность машинного такта Т может быть установлена произвольно в диапазоне от 0. 5 до 2 микросекунд.
|
|
|
При использовании МП БИС необходимо ясно представлять динамику его работы, т. е. на каких магистралях, в зависимости от каких управляющих сигналов и когда МП БИС будет выдавать ту или иную информацию. Это в дальнейшем поможет понимать работу схем, позволяющих согласовывать ее с различными периферийными устройствами микро-ЭВМ.
При анализе процессов будем использовать следующие понятия:
Машинный цикл (М)-время, требуемое для извлечения из памяти один байт информации или выполнение команды, определяемой одним машинным словом. Машинный цикл может состоять из 3-5 машинных тактов.
Время выполнения команды - время получения, декодирования и выполнения команды.
В зависимости от вида команды это время может состоять из 1-5 машинных циклов. Для МП БИС КР580ИК80 существует 10 различных типов машинных циклов:
1. Извлечение кода команды (М1).
2. Чтение данных из памяти.
3. Запись данных в память.
4. Извлечение из стека.
5. Запись данных в стек.
6. Ввод данных из внешнего устройства.
7. Запись данных во внешнее устройство.
8. Цикл обслуживания прерывания.
9. Останов.
10. Обслуживание прерываний при работе МП БИС в режиме останова.
Тип выполняемого цикла МП указывает на первом такте каждого машинного цикла с помощью 8-разрядного слова состояния, выдаваемого на ШД.
Отдельные разряды слова состояния задействуются в микро-ЭВМ для формирования магистрали управления. Слово состояния выдается на ШД лишь на интервале синхросигналов С (такты Т1 и Т2), а используется на протяжении всего машинного цикла, поэтому необходимо записать его в специальный регистр слова состояния РгСС. На рисунке 4 приведена схема записи слова состояния.
Запись осуществляется с использованием сигнала “Синхро” и тактового импульса Ф1. Сигнал “Синхро” появляется в начале каждого цикла и занимает промежуток времени между положительными фронтами тактового импульса Ф2 на тактах Т1 и Т2. Таким образом, запись слова состояния осуществляется сигналом Ф1 на такте Т2.
Состояние разрядов в регистре состояний для всех типов машинных циклов приведены в таблице 2.
Таблица 2 - Слово состояния процессора
Рассмотрим временные диаграммы работы процессора при различных машинных циклах.
|
|
|
