4. Архитектура однокристального микропроцессора

1. Архитектура микропроцессора К580ИК80А

4.2 Организация обмена в однокристальных микроЭВМ

Создание однокристальных (размещенных в одном корпусе микросхемы) микропроцессоров существенно упрощает реализацию встроенных микропроцессорных систем, однако их архитектура часто обладает рядом особенностей.

Цель главы – ознакомление с архитектурой однокристального микропроцессора, методами адресации и организацией обмена данными.

После изучения главы необходимо знать

• Регистры микропроцессора, их разрядность и назначение,

• формат команд и методы адресации,

• функциональную схему микро-ЭВМ,

• протоколы обмена в шине ЭВМ,

• схемы подключения ОЗУ и регистров внешних устройств.

Рассмотрение архитектуры проведем на примере процессор К580ИК80А, входящего в микропроцессорный набор микросхем К580.

Микропроцессорный набор К580 предназначен для создания широкого класса средств обработки информации и управления. На основе комплекта возможно построение микроЭВМ, контрольно-измерительных систем, МП систем управления технологическими процессами, контроллеров периферийных устройств, бытовых приборов и игровых автоматов.

В состав комплекта входит также программируемый параллельный интерфейс К580ВВ55, программируемый синхронно-асинхронный приемо-передатчик К580ИК51, программируемый таймер К580ВИ53 и ряд других микросхем, позволяющих реализовать требуемую структуру микроЭВМ.

4.1. Архитектура микропроцессора к580ик80а

Центральный процессорный элемент К580ИК80 является функционально законченным однокристальным параллельным 8-разрядным микропроцессором с фиксированной системой команд и 16-разрядной шиной адреса. Для хранения данных в процессоре (рис.4.1) предусмотрено семь 8-разрядных регистров.

Регистр А называ­ется аккумулятором. При выполнении арифметиче­ских операций он служит источником операнда и в него помещается резуль­тат операции. При об­мене информацией с внешними устройствами он служит источником и приемником данных. Р егистры В, С, Д, Е, H, L образуют блок регистров общего назначения (РОН) для хранения 8-разрядных данных (одного байта) и адресов. Для хранения адресов реги­стры организуются в пары ВС, ДЕ, HL. В фор­мате команд для указа­ния регистров и пар регистров используется следующая кодировка:

В - 000 ; Е - 011 ; M - 110 ; ВС - 00;

С - 001 ; Н - 100 ; А - 111 ; DE - 01;

Д - 010 ; L - 101 ; HL - 10.

Под М регистром подразумевается ячейка оперативной памяти, адресуемая парой регистров HL.

16-разрядный указатель стека предназначен для организации особого вида памяти магазинного типа- стека.

Счетчик команд на 16 разрядов предназначен для хранения адреса команды и позволяет адресовать 64К 8-разрядных слов (байтов). После выбора из оперативной памяти текущей команды содержимое счетчика увеличивается на число байтов занимаемых командой, если нет переходов по программе.

АЛУ выполняет 4 арифметические операции и 4 логические операции: сложение с учетом и без учета переноса; вычитание с учетом и без учета переноса; логические " и ", " или "," исключающие или " и сравнение. Имеется операция десятичной коррекции для работы с двоично-десятичными числами. Арифметические операции выполняются над числами в дополнительном коде. Кроме того система команд предусматривает множество пересылок и операции ввода-вывода.

Регистр признаков имеет 5 разрядов

Tc

Tz

Ts

Tp

Tv

T_c - разряд переноса или выдвигаемый разряд при сдвиге;

Т_z - разряд нулевого результата операции;

Т_s - знаковый разряд;

Т_p - разряд четности, устанавливается в 1,если число единиц в байте четно;

Т_v - разряд дополнительного переноса, устанавливается в 1, если имел место перенос из 3-его разряда в 4-ый, или наоборот.