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.
|
