Главная  Микропроцессорные системы 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [ 24 ] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92]

мых микрооперациями. Каждая микрооперация возбуждается своей микрокомандой. Следовательно, для каждой операции можно составить свою микропрограмму. и хранить ее в ПЗУ подобно тому, как хранятся обычные программы. Управление выполняемыми микро-ЭВМ. операциями в этом случае осуществляется путем после-

Из внешнего ЗУ Из внешнего ЗУ

Адрес

Регистр команд

Адрес

Синхро-

Управляющий

сигнап

автомат

УпраВпйЮщие симВопы

Дешифратор

ПЗУ микрокоманд

Микрокоманда

Операционное попе

ттттт

Адрес-микрокоманды

Адресное паве

Управляющие символы S)

Рис. 3.2. Структурная организация «жесткого» н микропрограммного управления

довательного считывания и расшифровки микрокоманд.

Реализация микропрограммного управления показана на рис. 3.2,6. На выходе дешифратора формируется адрес первой микрокоманды данной операции, по которому эта микрокоманда извлекается из ПЗУ. Формат микрокоманды включает операционное поле, определя-ющее текущую микрооперацию, и поле адреса, в которой записан адрес следующей микрокоманды, хранящейся 1в ПЗУ микрокоманд. Наличие информационной обратной связи от тракта считывания микрокоманд к адресным схемам их выборки «з ПЗУ является главной особенностью микропрорраммируемых ПЗУ. Из са



мого принципа микропрограммного управления следует, что ПЗУ микрокоманд должны обладать высоким быстродействием (примерно в 5-10 раз большим, чем обычные ПЗУ команд) для того, чтобы обеспечить высокую эффективность использования МП.

Заметим, что программирование как средство внутренней организации вычислительного процесса (матрицы ПЗУ) используются во многих МП, однако лишь немногие из них допускают возможность составления микропрограмм пользователем. Микропроцессоры, в которых такая возмол<ность предусмотрена, называются микропрограммируемыми микропроцессорами. В таких МП можно изменять список команд и алгоритмы их выполнения, что позволяет довольно просто реализовать относительно сложные микрокоманды, такие как вычисление значений различных математических функций, преобразование Фурье и т. п. Кроме того, ib этих МП значительно легче организовать контроль правильности функционирования всей системы.

Структура шин. Информационные потоки между различными частями МП замыкаются через шины. В выпускаемых в настоящее время МП число внутренних шин

Шина результата С

РОИ-1

•I РОНК I

Аккумулятор

Шина => данных

Шина i> ЯанныхВ

Рис. 3.3. Трехшинная организация МП

колеблется от одной до трех, что определяется требуемым быстродействием, допустимой площадью, занимаемой шинами на кристалле, и возможностью предотвращения паразитных связей между отдельными шинами.

Самыми быстродействующими являются МП с трех-шинной организацией, схематически показанной на рис. 3.3. В таком МП имеются две внутренние шины данных - А и Й - и одна шина результата - С, по которой передаются также и потоки командных слов. Следствием подобной организации МП является его от-



носительно высокое быстродействие, так как основные операции (типа сложения) над данными, хранящимися в РОН, могут быть выполнены за один шаг. Однако площадь, занимаемая при этом Шйнами, составляет примерно 16-20% всей площади кристалла. Поэтому трехшинная организация характерна в основном для многокристальных МП.

При двухшинной организации, показанной на рис. 3.4, требуется введение как минимум одного буферного регистра, предназначенного для временного хранения одного из операндов. При этом простейшие опера-

Шина результата А

1-----1

1 РОН-К 1

1- J

Аккум

лятор

буферный регистр

Шина данны)!. В Рис. 3.4. Двухшинная организация МП

ции, типа сложения данных, хранящихся в РОН, выполняются уже за два такта. Использование двухшинной организации уменьшает площадь, занимаемую шинами, до величины примерно 6,5-19% общей площади поверхности кристалла.

Более удобной с точки зрения размещения активных элементов на кристалле является одношинная организация, так как в этом случае шины занимают относительно малую площадь, примерно от 3,5 до 10% общей площади кристалла. Одношинная структура микронрощес-сора приведена на рис. 3.5. При такой структуре для выполнения операций с данными РОН требуется три машинных такта: первый - для пересылки одного из операндов в буферный регистр, второй - для пересылки второго операнда из РОН в аккумулятор и третий - для выполнения самой операции.

Информационные потоки, проходящие по шинам, могут быть как однонаправленными (например, прн передаче адреса из адресного регистра к основной па-



[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [ 24 ] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92]

0.0008