Cандық машиналардың арифметикалық және логикалық негіздері. Есептеуіш техниканың даму тарихы, қазіргі заманғы компьютердің даму кезеңдері
Микропроцессор 8 биттен тұратын сөздер мен жұмыс істейді. Байт деп аталатын мұндай сөздер арифметикалық және логикалық операцияларды орындағанда ынғайлы және шығарылатын микропроцессордың көбінде қолд
жүктеу/скачать 3,99 Mb.
|
комп арх лекц 1-15
Микропроцессор 8 биттен тұратын сөздер мен жұмыс істейді. Байт деп аталатын мұндай сөздер арифметикалық және логикалық операцияларды орындағанда ынғайлы және шығарылатын микропроцессордың көбінде қолданылады.Микропроцессорға және микропроцессордан ақпарат шиналар арқылы беріледі. Мәліметтер шинасы сөздің ұзындығына сәйкес 8 желіден, ал адрестік шина 16 желіден тұрады. Адрестік шина бір бағытты, ал мәліметтер шинасы екі бағытты болады. Басқару шинасы басқару және синхронизация блогына апаратын 5 желіде және одан шығатын 8 желіден тұрады. Бұл желілер арқылы микропроцессор компаненттері арасында және микропроцессормен микрокомпьютердің басқа блогтары арасында басқарушы және тактылы сигналдар беріледі.Командалар санағышы 16 биттен тұрады және жадыдан оқылатын команданың келесі байтына адресін құрайды. Әр байтты оқығаннан кейін ол автоматты түрде бір бірлігіне үлкейеді. Командалар санағышы және 64 регистрлі стек төбесі арасында байланыс болады. Стектің функциясының бірі-подпрограммадан қайтару адресін сақтау. Сонымен қатар стекте жоғарғы үш жалпы регистрлерден және көшіру тригерінен мәліметтер сақталуы мүмкін. Мәліметтер сөзі бір байттан тұратын болса, команда бір, екі немесе үш байттан тұруы мүмкін. Кез-келген команданың бірінші байты мәліметтер шинасы бойынша жадыдан командалар регистріне өтеді. Бұл бірінші байт оның мағынасын анықтайтын командалар дешифраторлар кірісіне беріледі. Негізінен дешифратор командасы бір байтты немесе одан көп байт санынан тұратындығын анықтайды. Соңғы жағдайда қосымша байттар мәліметтер шинасы арқылы жадыдан беріледі және мәліметтер адресі регистрінде және жалпы регистрдің бірінде қабылданады. Жалпы айтқанда микропроцессор триггер мен комбинацияны вентильдерден тұрып, синхронды тізбекті сұлба ретінде жұмыс істейді. Барлық регистр триггерлері мен микропроцессор жалаулары ішкі генератордан ортақ жол бойынша синхроимпульстар алады. Сондықтан регистр немесе жалауларының құрамының кез келген өзгерісі тек қатаң анықталған уақыт моменттерінде болып отырады. Жаңа жағдайлары триггерлер мен жалауларының ағынды жағдайы бойынша комбинациялық сұлбалармен анықталады. Жұмыстың жалпы сұлбасы 10.2–суретінде көрсетілген. Комбинациялардың сұлбалар регистрлер арасындағы деректер тасымалдануымен, деректерді өңдеумен, ақпарат жағдайын қалыптастырумен, басқаруды тасымалдау кезіндегі жолды таңдау және т.с.с. байланысты функцияларды орындайды. Кейбір бұл функциялар біршама күрделі болғандықтан, оларды жүзеге асырушы комбинациялық сұлбалар көп деңгейлі болып табылады, сәйкесінше сигналдарды тарату кезінде байқалатын кідіртулерді туғызады. Синхроимпультің жиілігі импульстер арасындағы интервалда триггерлер қосылатындай етіліп және ең үлкен кідіру кезінде комбинациялық схемалар жұмыс істейтін етіліп, таңдалады. 10.2. сурет. Микропроцессор жұмысының жалпы схемасы. 10.2.-суретте сонымен бірге микропроцессор құралушына қатысты сыртқылары да көрсетілген. Олардың санына ЕҚ – ры және еңгізу/шығару құрылғылары кіреді. Ішкі құраушымен микропроцессор арасындағы ақпарат шина бойынша синхронды режимде тасымалданады. Біздің микропроцессорларда тактілі генераторлардан жиілік «тактінің кіріс басқару жолына беріледі. Деректерді сыртқы құрылғылармен алмастыруғы екі такт кетеді, яғни синхронизация импульсінің екі периоды. Оларға құрлардың жұмыс істеу уақыты да, сыртқы құраушыларының жауап қайтару уақыты да кіреді. Құрлар барлық сыртқы алмасуларға қатысатын болғандықтан дәл солар микропроцессордың тез қозғалуын шектейтін «тар» орны болып табылады. Сондықтан микропроцессордегі барлық синхронизация сыртқы алмасулар айналасында түзіледі. Синхронизациялаушы импульстардың тізбектелуі әрбір циклде үш тактіден болатын машынды циклдерге бөлінеді. Микропроцессор жұмысы кезінде әрбір әр машынды циклде бір ғана сыртқы алмасу болады. Бірінші және екінші тактілер алмасуға кетеді, ал кейде дерктерді өңдеуге; үшінші такт толығымен тізбектелген сыртқы алмасулар арасындағы орындауға қажетті деректерді қайта өңдеуге кетеді. 10.3.–сурет. Иллюстративтік микропроцессорлардағы уақыттық диаграммалардың ауысуы, (а) – шығыс ауысу диаграммасы, (б) – кіріс ауысу диаграммасы Барлық сыртқы алмасуларда адрестер құры және деректер қолданылады. Деректерді тасымалдау екі топқа бөлінеді: кіріс және шығыс (микропроцессорлерге қатысты). Әрбір топ құрларындағы өзіндік уақытша диаграммалары сигналымен сипатталады. Шығыс алмасутар екі типті болады. Негізгі жады қатысатын бірінші типтің алмасуын жазбалар деп, ал шығыс құрылғысы қатысатын екінші типті шығару деп атайды. Кіріс алмасулар тобында үш тип бар. Олардың екеуі оқу және кіріс деп алады, оларда сәйкесінше негізгі жады және енгізу құрылғысы қатысады. Үшінші тип 9 – шы бөлімде қарастыратын үзілістермен байланысты. Төрт шығыс басқару құрлары – «жазу», «шығару», «оқу» және «енгізу» - тапсырма типі және алмасу моменті үшін қызмет атқарады. 10.3.(а) – суретте машиндық циклда шығыс алмасулары орындалатын сигналдардың уақытша диаграммасы берілген. Микропроцессор адрестің шина жағдайы ретінде оған жазу операциясы үшін не 16–шы разрядты жады адресін, не шығару операциясы үшін құрылғылардың 8–ші разрядты кодын дерктер құры сияқты сұраныс жібереді. Құрлардағы ақпарат дұрыс орнатылған және өзгертілмейді деп болжанады (Т1 алдыңғы импульс фронтанан Т2 алдыңғы импульс фронтына дейін). Жазу операциясы кезінде импульс «жазу» басқару жолына Т2 – мен бірдей уақытта беріледі және ол шина адресінде берілген адресті негізгі жадының ұяшығына деректер құрларының құраушысының тасымалын стробтау үшін қолданылады. Шығару операциясы кезінде импульс Т2 – мен бірдей уақытта «шығару» басқару жолына беріліп, құрамындағы деректер құрының тасымалын коды кіші адрестік құрдың жартысына беріген шығару құрылғыларының регистріне сробтау үшін қолданылады. 10.3 (б) – суретте кіріс алмасулар үшін уақытша диаграммалар көрсетілген. Адрестік құрдың құрамы шығыс алмасулардағыдай сол әдіспен, сол мезетте беріледі. Бұл жолы деректер құрларының құрамы сыртқы құраушысы бойынша анықталады. Артқы Т1 фронты мен алдыңғы Т3 фронты арасындағы интервалдағы микропроцессор логикалық 1 – ді «оқу» немесе «енгізу» басқару жолын орнатады, ол сыртқа құраушыларға берілгендерді деректер құрына орналастыруға сұраныс ретінде қызмет атқарады. «Оқу» жолы негізгі жады ретінде, ал «енгізу» жолы енгізу құрылғылары ретінде қолданылады. Екі жағдайда да берілгендер құрларға ақпарат Т2 және Т3 импульстерінің алдыңғы фронтар арасында ақиқат, ал олардың микропроцессордің сәйкес регистріне сробталған тасымалы Т2 артқы фронтымен бір уақытта орындалады деп болжануда. Жоғарыда қарастырылған басқару жолдарынан басқа 8 түрі бар: Жіберу, Босату, Тоқтату, Синхр, Үзіліс, ППрер, ПДП және ППДП. Соңғы төртеуі бағдарламаның үзілістеріне және тура жадыға қатынауға жатады. Мұнда біз алдыңғы төртеуіне тоқталамыз. «Жіберу» - микропроцессордың автоматты жұмыс режимін анықтайтын кіріс мол. Дәлірек айтқанда, импульстің бұл жолда пайда болуы процессор бірінші синхроимпульс бойынша адресі санағыш командасында орналасқан командалардың бағдарламаны оындаудан бастауға әкеледі. «Босату» - кіріс жолы арқылы миропроцессор бастапқы жағдайында анықталатын жол. Әдетте «босату» жолдарындағы импульс бойынша бағдарламаның орындалуы тоқтатылады, санағыш командасы 0–ге қойылады, ал үзіліс жалаулары босатылады. «Тоқтату» - микропроцессор барлық бағдарламаларды орындап боғанша бірінші логикалық жағдайы барлық уақытта ұсталып тұратын шығыс жолы. Және соңында «Синхр» - микропроцессордың сыртқы машинды циклмен сыртқы құраушыларымен кейбір жұмыстарын үйлесімдігі үшін жағдайларда қолданылатын және әрбір машинды циклінің үшінші синхроимпульсімен бір уақытта импульс берілетін шығыс жолы. Әдебиеттер: 3 нег. /443-480/, 5 нег. /545-580/, 8 қос. /601-683/ Бақылау сұрақтары: 1. Микропроцессордың жалпы схемасы қалай жұмыс асайды? 2. «Синхр» - микропроцессордың сыртқы машинды циклмен қалай жұмыс жасайды? 3. Төрт шығыс басқару құрларын атаңыз. 4. Микропроцессор неше биттен тұратын сөздермен жұмыс жасайды? 5. Микропроцессордың типтік құрылымы қандай? 6. Микропроцессор неше биттен тұратын сөздермен жұмыс жасайды? жүктеу/скачать 3,99 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|