Лекция: Описание работы микропроцессора

С целью упрощения понимания принципа работы МП, дадим вначале словесное описание его функционирования во время выполнения команд программы:

1) Перед выполнением очередной команды МП содержит ее адрес в программном счетчике РС;

2) МП обращается к памяти по адресу, содержащемуся в РС, и считывает из памяти первый байт очередной команды в регистр команд IR;

3) Дешифратор команд DCU декодирует содержащийся в IR код команды и в результате его декодирования, в частности, “узнает”:

— какова длина этой команды (1, 2 или 3 байта);

— где хранятся ее операнды;

— какие действия нужно выполнить над операндами;

4) В соответствии с полученной от DCU информацией устройство управления вырабатывает упорядоченную во времени последовательность микроопераций, реализующих предписания команды, в том числе:

— извлекает операнды из регистров и памяти;

— выполняет над ними предписанные кодом команды арифметические, логические или другие операции;

— в зависимости от длины команды модифицирует содержимое РС на 1, 2 или 3 (при линейном алгоритме);

— передает управление очередной команде, адрес которой снова находится в программном счетчике РС.

Рассмотрим, например, команду сложения содержимого аккумулятора и регистра В, имеющую мнемоническое обозначение ADD B. Команда ADD B — однобайтовая и имеет код операции 80h

В начале выполнения этой команды МП выставляет на шину адреса адрес команды, считывает из памяти ее код 80h и помещает его в регистр команд IR. После декодирования команды устройство управления (УУ) вырабатывает предписанную командой последовательность управляющих сигналов, приводящую к следующим действиям:

— содержимое аккумулятора копируется в RGa;

— содержимое регистра В копируется RGb;

— производится суммирование RGa+RGb и результат сложения помещается в аккумулятор А;

— в зависимости от результата операции модифицируется содержимое регистра флагов RS;

Содержимое программного счетчика РС увеличивается на 1, так как команда ADD B является однобайтовой, и теперь программный счетчик содержит адрес следующей команды программы и т.д.

Условное обозначение МП КР580ВМ80А приведено на рисунке 3.7.

Микропроцессор КР580ВМ80А является аналогом МП i8080 фирмы Intel. Использованные в микропроцессоре схемотехнические решения в сочетании с n-МОП технологией обеспечивают время выполнения команд типа «регистр-регистр» — 1.6 мкс, «регистр-память» — 2.8 мкс при тактовой частоте 2.5 МГц, что соответствует быстродействию около 500 тыс. оп/сек. Кристалл МП содержит около 5000 транзисторов и помещен в корпус с 40 выводами. Используется двухфазная синхронизация импульсами 12 В. Выходные буферы МП обеспечивают токовую нагрузку для подключения одного стандартного TTЛ ‒ входа. Микропроцессор питается от трех источников питания: ‒ 5 В (< 1 мA), + 5 В (<70 мA), ‒12 В (<50 мА).

Рисунок 3.7 — Условное обозначение МП КР580ВМ80А