WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаІнформатика, Компютерні науки → Мікропроцесор - Реферат

Мікропроцесор - Реферат

одержують можливість звернутися до операндів, розташованим в одній із двох запам'ятовуючих середовищ: оперативної пам'яті або регістрах. Розмір регістра звичайно фіксований і збігається з розміром слова, фізично реалізованого в оперативній пам'яті. До будь-якого регістра можна звернутися безпосередньо, оскільки регістри представлені у виді масиву запам'ятовуючих елементів - реєстрового файлу. Типовим є виконання арифметичних операцій тільки в регістрі, при цьому команда містить два операнда (обоє операнда в регістрі або один операнд у регістрі, а другий в оперативній пам'яті).
До даного типу архітектури відноситься мікропроцесор фірми Zilog.
На додаток до основного набору РОН, у кристалі був реалізований другий комплект аналогічних регістрів. Це значно спрощувало роботу при виклику підпрограм або процедур обслуговування переривань, оскільки програміст міг використовувати для них альтернативний набір регістрів, уникаючи збереження в стеці вмісту Ронов для основної програми за допомогою операцій PUSH. Крім того, у систему команд був включений ряд спеціальних інструкцій, орієнтованих на обробку окремих бітів, а для підтримки регенерації динамічної пам'яті в схему процесора уведені відповідні апаратні засоби. Z80 застосовувався в машинах Sinclair ZX, Sinclair Spectrum, Tandy TRS80.
Граничний варіант - архітектура з адресацією за допомогою акумуляторів (менший набір команд).
МП фірми Motorola мав ряд істотних переваг. Насамперед, кристал МС6800 вимагав для роботи одного номіналу харчування , а система команд виявилася досить прозорої для програміста. Архітектура МП також мала ряд особливостей.
Процедура відновлення РОН зі стека теж виконувалася апаратно.
2. Стекова архітектура дає можливість створити поле пам'яті з упорядкованою послідовністю запису і вибірки інформації.
У загальному випадку команди неявно адресуються до елемента стека, розташованому на його вершині, або до двох верхніх елементів стека.
3. Архітектура МП, орієнтована на оперативну пам'ять (типу "пам'ять-пам'ять"), забезпечує високу швидкість роботи і велику інформаційну ємність робочих регістрів і стека при їхній організації в оперативній пам'яті.
Архітектура цього типу не припускає явного визначення акумулятора, регістрів загального призначення або стека; всі операнди команд адресуються до області основної пам'яті.
З погляду важливості для користувача-програміста під архітектурою в загальному випадку розуміють сукупність наступних компонентів і характеристик:
- розрядності адрес і даних;
- складу, імен і призначення програмно-доступних регістрів;
- форматів і системи команд;
- режимів адресації пам'яті;
- способів машинного представлення даних різного типу;
- структури адресного простору;
- способу адресації зовнішніх пристроїв і засобів виконання операцій уведення/висновку;
- класів переривань, особливостей ініціювання й обробки переривань.
Класифікація
По числу великих інтегральних схем (БІС) у мікропроцесорному комплекті розрізняють мікропроцесори однокристальні, багатокристальні і багатокристальні секційні.
Процесори навіть найпростіших ЕОМ мають складну функціональну структуру, містять велика кількість електронних елементів і безліч розгалужених зв'язків. Змінювати структуру процесора необхідно так, щоб повна принципова схема або її частини мали кількість елементів і зв'язків, сумісна з можливостями БІС. При цьому мікропроцесори здобувають внутрішню магістральну архітектуру, тобто в них до єдиної внутрішньої інформаційної магістралі підключаються всі основні функціональні блоки (арифметико-логічний, робітників регістрів, стека, переривань, інтерфейсу, керування і синхронізації й ін.).
Для обґрунтування класифікації мікропроцесорів по числу БІС треба розподілити всі апаратні блоки процесора між основними трьома функціональними частинами: операційної, керуючої і интерфейсної. Складність операційної і керуючої частин процесора визначається їхньою розрядністю, системою команд і вимогами до системи переривань; складність интерфейсної частини розрядністю і можливостями підключення інших пристроїв ЕОМ (пам'яті, зовнішніх пристроїв, датчиків і виконавчих механізмів і ін.). Інтерфейс процесора містить кілька десятків інформаційних шин даних (ШД), адрес (ША) і керування (ШК).
Однокристальні мікропроцесори виходять при реалізації всіх апаратних засобів процесора у виді один БІС або СБИС (зверхвеликої інтегральної схеми). В міру збільшення ступеня інтеграції елементів у кристалі і числа висновків корпуса параметри однокристальних мікропроцесорів поліпшуються. Однак можливості однокристальних мікропроцесорів обмежені апаратними ресурсами кристала і корпуса. Для одержання багатокристального мікропроцесора необхідно провести розбивку його логічної структури на функціонально закінчені частини і реалізувати них у виді БІС (СБИС). Функціональна закінченість БІС багатокристального мікропроцесора означає, що його частини виконують заздалегідь визначені функції і можуть працювати автономно.
Операційний процесор служить для обробки даних, керуючий процесор виконує функції вибірки, декодування й обчислення адрес операндів і також генерує послідовності мікрокоманд. Автономність роботи і велика швидкодія БІС УПдозволяє вибирати команди з пам'яті з більшою швидкістю, чим швидкість їхнього виконання БІС ОП. При цьому в УП утвориться черга ще не виконаних команд, а також заздалегідь підготовляються ті дані, що будуть потрібні ОП у наступних циклах роботи. Така випереджальна вибірка команд заощаджує час ОП на чекання операндів, необхідних для виконання команд програм. Интерфейсний процесор дозволяє підключити пам'ять і периферійні засоби до мікропроцесора; він, власне кажучи, є складним контролером для пристроїв уведення висновку інформації. БІС ИП виконує також функції каналу прямого доступу до пам'яті.
Обирані з пам'яті команди розпізнаються і виконуються кожною частиною мікропроцесора автономно і тому може бути забезпечений режим одночасної роботи всіх БІС МП, тобто конвеєрний потоковий режим виконання послідовності команд програми (виконання послідовності з невеликим тимчасовим зрушенням). Такий режим роботи значно підвищує продуктивність мікропроцесора.
Багатокристальні секційні мікропроцесори виходять у тому випадку, коли у виді БІС реалізуються частини (секції) логічної структури процесора при функціональній розбивці її вертикальними площинами (мал. 1,б). Для побудови багаторозрядних мікропроцесорів при рівнобіжному включенні секцій БІС у них додаються засоби "стикування".
Для створення високопродуктивних багаторозрядних мікропроцесорів потрібно настільки багато апаратних засобів, не реалізованих у доступних БІСА, що може виникнути необхідність ще й у функціональній розбивці структури мікропроцесора горизонтальними площинами. У результаті розглянутого функціонального поділу структури мікропроцесора на функціонально і конструктивно закінчені частини створюються умови реалізації кожної з них у виді БІС. Усі вони утворять комплект секційних БІС МП.
Таким чином, мікропроцесорна секція це БІС, призначена для обробки декількох розрядів даних або виконання визначених керуючих операцій. Секційніть БІС МП визначає можливість "нарощування" розрядності оброблюваних даних або ускладнення пристроїв керування мікропроцесора при "рівнобіжному"
Loading...

 
 

Цікаве