Контрольная работа: Розробка структурної схеми процесорного елемента та мікропрограми керування для реалізації команди
· Шина — це канал пересилки даних, використовуваний спільно різними блоками системи. Інформація передається по шині у вигляді груп бітів. До складу шини для кожного біта слова може бути передбачена окрема лінія (паралельна шина), або всі біти слова можуть послідовно в часі використовувати одну лінію (послідовна шина). До шини може бути підключено багато приймальних пристроїв — одержувачів.
Типи шин:
1. Шина даних. Служить для пересилки даних між регістрами процесора та АЛП.
2. Шина адрес. Використовується для вибору необхідного елементу пам'яті або пристрою введення-виведення шляхом установки на шині конкретної адреси, що відповідає одному з елементів пам'яті або одному з елементів введення-виведення, що входять в систему.
3. Шина управління. По ній передаютьсясигнали управління для пам'яті і пристроїв введення-виведення. Ці сигнали указують напрям передачі даних (у процесор або з нього).
· Регістри — це внутрішня пам'ять процесора. Це ряд спеціалізованих додаткових елементів пам'яті, а також внутрішні носії інформації мікропроцесора. Регістр є пристроєм тимчасового зберігання даних, чиесл або команд і використовується з метою полегшення арифметичних, логічних і пересильних операцій. Основним елементом регістра є електронна мікросхема, тригер, яка здатна зберігати одну двійкову цифру (розряд). Регістр є сукупністю тригерів, пов'язаних один з одним певним чином загальною системою управління.
Деякі важливі регістри мають свої назви, наприклад:
1. лічильник команд – регістр, вміст якого відповідає адресі наступної команди; служить для автоматичної вибірки команди з послідовних елементів пам'яті.
2. регістр команд — регістр ПУ для зберігання коду команди на період часу, необхідний для її виконання. Частина його розрядів використовується для зберігання коду операції, інші — для зберігання кодів адрес операндів.
3. показник на вершину стека — використовується для роботи стеку.
Мікропроцесор є ядром системи і здійснює управління всіма операціями. Його робота представляє послідовну реалізацію мікропроцедур вибірки-дешифрації-виконання.
Таким чином, в мікропроцесор виконує наступні функції:
- вибірку команд програми з основної пам'яті;
- дешифрацію команд;
- виконання арифметичних, логічних і інших операцій, закодованих в командах;
- управління пересилкою інформації між регістрами і основною пам'яттю, між пристроями введення/виведення;
- відробіток сигналів від пристроїв введення/виведення, зокрема реалізацію переривань з цих пристроїв;
- управління і координацію роботи основних вузлів МП.
1.2 Вибір підходящої структури процесорного елемента та його опис
Структура створеного процесорного елемента зображена в додатку 1, розшифровка позначень, використаних у схемі, наведена в додатку 2.
Створюючи власну структуру процесорного елемента я вирішив, що його розрядність зручно зробити 8 біт, розрядність адрес теж я вирішив зробити 8 біт. Відповідно розрядність абсолютно всіхрегістрів, а саме регістрів загального призначення, допоміжних регістрів АЛП, регістру даних пам’яті, регістру адрес пам’яті (MAR), лічильника команд (PC), регістру команд(IR) та регістру станів (PSW) — теж 8 біт.
Команди –однооперандні. Розміркодуоперації –фіксований, і складає 8біт. Структура команди має такий вигляд:
| 15 8 | 72 | 1 0 |
| Операнд | Код операції | Rm |
Операнд вибирається після дешифрації команди в тому випадку, якщо він потрібен. Для спрощення вважається, що операнд завжди присутній, просто в деяких командах він не використовується.В нашому випадку операндом є константа, з якою виконується порівняння.Rm(біти 0 та 1)— це номер регістра, значення якого порівнюється зі значенням константи. Нехай для нашої команди біти 2-7 мають таке значення: 000001b.Так як регістрів у нас 4, то можливі наступні варіанти коду команди:
00000100 SBR R0, B
00000101SBR R1, B
00000110 SBR R2, B
00000111SBRR3, B
Кількість регістрів загального призначення (R0..R3) вибрана такою малою через нестачу портів введення/виведення в пристрої управління.
До структури процесора також ввійшов пристрій приросту. Його задача — збільшення значення 8-розрядного регістру PCна одиницю за один такт, при цьому не займаючи шину даних.
Безпосередньо до шини даних під’єднані всі структурні елементи процесора, крім пристрою управління та пристрою приросту. Останній може отримувати дані лише через регістр IR(через старший або молодший байт). Виведення даних з пристрою управління на шину можливе лише через IRoff. Під’єднати шину даних безпосередньо пристрою управління не вдалося через нестачу портів введення/виведення в пристрої управління.