Краткие сведения. Основные функции микропроцессора:

Основные функции микропроцессора:

• выборка команд из ОЗУ;

• декодирование команд;

• выполнение команд;

• управление обменом информацией между различными разделами памяти (вклю­чая собственные регистры);

• обработка прерываний;

• обработка сигналов от внешних устройств;

• управление устройствами, входящими в состав компьютера.

Процессор, с функциональной точки зрения, состоит из устройства управле­ния, арифметико-логического устройства и регистров памяти. Программист, рабо­тающий на уровне ассемблера, обращается к части регистров памяти непосред­ственно (так называемые, программно-доступные регистры), а другой частью (про­граммно-недоступными регистрами) пользуется неявно. Некоторые регистры (на­пример, счетчик адреса команд) в некоторых микропроцессорах являются программ­но-доступными, а в некоторых — недоступными. Программно-доступные регистры подразделяются на специализированные (указатель стека, регистр состояния) и об­щего назначения; в последние можно записывать команды программы.

Важной характеристикой процессора является разрядность. Это понятие вклю­чает в себя:

• разрядность внутренних регистров;

• разрядность шины данных;

• разрядность шины адреса.

Наиболее значимым, с точки зрения программиста, является первый показатель.

Адресное пространство микропроцессора состоит из ячеек памяти ОЗУ, из ко­торых можно брать информацию или засылать ее. Способы задания адресов в ко­мандах ЭВМ называют методами адресации. При прямой адресации адрес находится в самой команде; в современных процессорах этот метод практически не исполь­зуется. При косвенной адресации адрес памяти заносится в один из регистров обще­го назначения, а в команде содержится лишь ссылка на этот регистр. Существует несколько вариантов косвенной адресации: регистровая, косвенно-регистровая, автоинкрементная, автодекрементная и др. Наконец, данное (операнд) может на­ходиться в одном из регистров процессора или даже входить в состав команды (так называемые, операции с константой).

Существует и неявный, без указания на адреса ОЗУ, способ адресации — стек, при котором информация записывается и считывается последовательным образом.

Важной характеристикой процессора является список используемых им форма­тов данных. Широко распространенными являются следующие форматы: целые числа без знака, целые числа со знаком, коды символов, битовые поля.

В наибольшей мере возможности процессора характеризуются его системой команд. Каждая команда включает код операции и от нуля до трех адресов. Коман­ды различаются по функциям (команды переходов, команды арифметических дей­ствий, команды сдвига и т.д.) и по числу адресов. У современных микропроцессо­ров используется сочетание безадресных команд, одно- и двухадресных команд.

Важную роль в работе процессора играет обработка прерываний. Основные их виды — внутрипроцессорные прерывания и прерывания от внешних устройств. Часть прерываний могут быть замаскированы, т.е. их исполнение и обработка отложены. При обработке незамаскированного прерывания процессор делает следующее:

• запоминает состояние прерванной программы;

• распознает источник прерывания;

• запускает системную программу обработки прерываний;

• восстанавливает состояние прерванной программы и, при возможности, про­должает ее исполнение.

Контрольные вопросы

1. Каковы наиболее значимые этапы в истории развития микропроцессоров?

2. Какова внутренняя организация микропроцессора?

3. Каковы функции регистров: адреса команд, указателя стека, регистра состо­яния?

4. Как могут соотноситься разрядность шины управления, шины адресов и шины данных?

5. Какие бывают методы адресации данных и в чем они состоят?

6. В чем особенности адресации данных при работе со стеком?

7. В чем заключается обработка прерываний?

8. Как (в принципе) работает микропроцессор с внешними устройствами?

9. Приведите пример системы команд (частично) одного из реальных микро­процессоров.