Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Ядро микроконтроллера




В состав ядра МК входят процессор, тактовый генератор и контроллер шины (рис.). Процессор непосредственно осуществляет процесс переработки информации, представленной в виде двоичных кодов, и управление этим процессом в соответствии с программой, представляющей собой последова­тельность команд. Тактовый генератор осуществляет формирование последо­вательности опорных сигналов, синхронизирующих протекание процессов в узлах МК, на основе внешней последовательности опорных импульсов. Кон­троллер шины осуществляет формирование распространяемой по внутренней шине многофазной импульсной последовательности, тактирующей различ­ные стадии выполнения команд в МК и необходимой для организации обме­на данными с периферийными устройствами МК.

Команды располагаются по заданным адресам (номерам ячеек) в памяти ко­манд и представляют собой управляющие коды, описывающие выполняемую операцию и задающие операнды (данные, над которыми выполняется опера­ция).

Каждый МК обладает определенной системой команд, характеризуемой спи­ском команд и их форматом. Список команд представляет собой набор опе­раций, выполнение которых предусмотрено на процессоре данного МК. В списке команд любого МК можно выделить четыре группы операций:

- операции передачи данных (между ячейками памяти МК, а также другими программно-доступными элементами МК);

- арифметические операции (сложение, вычитание, умножение, деление);

- логические операции ("И", "ИЛИ", инверсия, исключающее "ИЛИ", раз­личные сдвиги);

- операции передачи управления (безусловный переход по заданному адре­су, переход по условию равенства или неравенства операндов, переход на подпрограмму и возврат из нее и т. п.).

Формат команды позволяет определить тип выполняемой на очередном шаге программы операции, входные и выходные операнды, а гакже адрес коман­ды, подлежащей выполнению па следующем шаге программы.

Тип выполняемой команды задается кодом операции (КОП).

Для задания операндов применяются следующие методы указания их локали­зации — способы адресации операндов:

- неявная: операнд не указывается в связи с однозначностью доступа к нему

(например, в связи с единственно возможным его размещением);

-непосредственная, входной операнд помещается в гело команды (напри­мер, с целью задания констант);

- прямая: в команде указывается адрес в памяти данных, по которому рас­положен операнд;

- косвенная: в команде указывается адрес ячейки в памяти данных, содер­жащей адрес ячейки в памяти данных, по которому расположен операнд (например, при организации доступа к последовательно расположенным данным при неоднократном повторении участка программы удобно из­менять значение операнда команде, тем самым меняя адрес искомого данного);

- относительная: в команде указывается адрес ячейки в памяти данных, содержимое которой, будучи сложенное с некоторой величиной (напри­мер, задаваемой неявно), даст адрес ячейки в памяти данных, по которой расположен искомый операнд (например, при обращении к элементу таб­лицы данных удобно определять искомый операнд по смещению относи­тельно начала таблицы).

Адрес следующей исполняемой команды задается неявно как адрес памяти программ, следующий за адресом выполняемой в данный момент команды, что объясняется преобладанием в большинстве программ линейных участков последовательностей команд. Для его явного задания при организации пик- лов, подпрограмм, ветвлений по условиям и т. п. применяют команды, код операции (КОП) которых кодирует определенную операцию передачи управления.

В состав систем команд большинства МК включены (по количеству адресуе­мых в одной команде операндов) одно-, двух-, трех- и безадресные команды,

Процедура выполнения команд в МК сводится к следующему.

Пo окончании действия импульса сброса проводится инициализация регист- рог ядра МК. В указатель команды заносится адрес начального пуска.

Пo адресу, содержащемуся в указателе команды, из области памяти iipoi рамм под воздействием управляющих сигналов, формируемых контроллером ши­пы, в регистр команд загружается очередная команда исполняемой контрол­лером программы.

Выполнение любой команды представляет собой последовательность определенных действий (микрооперации): определение количества требуемых для операции операндов, определение локализации необходимых операндов, их извлечение, формирование кода действия для исполнительного блока, ожидание окончания исполнения операции, определение локализации ре­зультатов, занесение результатов, определение адреса следующей команды и ряд других. Конкретный перечень микроопераций, реализуемый при выпол­нении очередной команды, определяется ее КОП. Для настройки схем процессора на требуемую микрооперацию используются последовательности управляющих сигналов. КОП считанной из памяти про­грамм команды дешифрируется и поступает на микропрограммный автомат (МПА), вырабатывающий с каждым очередным тактом синхронизации, по­ступающим от контроллера шины, необходимый на данной стадии отработки команды набор управляющих сигналов.

Выполнение в процессоре арифметических и логических операций, сдвигов, обнуления и т. п. обеспечивается арифметико-логическим устройством (АЛУ). Память констант обеспечивает выработку корректирующего кода при двоично-десятичном представлении данных, кода маски при выполнении в АЛУ операций над битами, а также выдачу кодов констант. Для временного хранения данных, над которыми в АЛУ выполняется операция, предназначе­ны регистры входных операндов, информация в которые заносится из облас­ти памяти данных с применением соответствующего указателя.

По окончании выполнения операции в АЛУ ее результаты заносятся в реги­стры результатов, а также формируются признаки результатов операции (переполнение, сдвиг, знак и т. п.), заносимые в регистр слова состояния процессора и доступные для считывания и анализа программой (например, для организации перехода на иную ветвь программы в связи с наличием арифметического переполнения). Затем в общем случае в указатель данных последовательно заносятся адреса ячеек памяти данных, в которые необхо­димо поместить результаты команды (эти адреса извлекаются из полей адре­сации выходных операндов), и из регистров результата операнды заносятся в ячейки памяти данных, адресуемые указателем данных. (Следует отметить, что, как правило, в процессоре МК используется дополнительный указатель на память данных, снабженный механизмами автоувеличения при занесении операндов в память и автоуменьшения при извлечении операндов из памяти. Такой метод доступа к памяти называется стековым, а выделяемая в памяти данных область для этих манипуляций называется стеком. Стек используется и при организации подпрограмм, в частности, подпрограмм обработки пре­рываний.)

После размещения выходных результатов происходит автоувеличение указа­теля команд, либо, в случае выполнения ветвления в исполняемой программе, в него заносится содержимое заданного поля операнда в исполненной коман­де. В обоих случаях в указателе команд оказывается адрес ячейки памяти, содержащей очередную подлежащую выполнению команду, и описанный процесс повторяется.




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-12-10; Просмотров: 2093; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.015 сек.