Базовая структура МПС

Микропроцессор и микропроцессорная система

Дать строгое, исчерпывающее определение термина “микропроцессор” (МП)

практически невозможно, поскольку МП связаны с динамично развивающейся

технологией, и изменения в технологии, возможно вызовут изменения в определении.

Грубо говоря, МП - это функционально завершенное программируемое

логическое устройство, изготовленное по БИС-технологии в виде одной или

нескольких интегральных схем (ИС) и предназначенное для обработки цифровой

информации. В конструкцию МП заложена большая гибкость. Однако, чтобы

реализовать его потенциальные возможности, МП надо соединить с другими

устройствами, в число которых обычно входят память и устройства ввода-вывода

(УВВ), и запрограммировать.

Вообще некоторая совокупность соединенных друг с другом системных

устройств, включающая в себя МП, память и УВВ, нацеленная на выполнение

некоторой четко определенной функции, обычно называется микроЭВМ, поскольку из

этих же системных устройств состоит любая ЭВМ.

Таким образом, данное название отражает изначальную область применения ЭВМ

- выполнение научно-технических расчетов. Для понимания же устройства и принципа

действия микроЭВМ целесообразно, прежде всего, отказаться от всяких ассоциаций с

этой областью их применения. По существу микроЭВМ представляет собой

программно управляемое цифровое устройство, способное воспринимать,

обрабатывать, запоминать и выдавать в окружающую среду информацию. В

соответствии с этим определением вместо термина “микроЭВМ” правильнее

использовать термин “микропроцессорная система” (МПС), поскольку он более точно

отражает существо дела.

Любая МПС содержит следующие функциональные блоки, имеющие свою

микроархитектуру (рис. 1): МП, состоящий из арифметико-логического устройства

(АЛУ) и устройства управления (УУ), память, устройства ввода и устройства вывода

информации. Объединение функциональных блоков в МПС осуществляется с

помощью системной шины, или магистрали, состоящей из адресной шины (АШ),

используемой для адресации программно-доступных элементов системы, шины данных

(ШД), по которой производится обмен информацией между блоками МПС; и шины

управления (ШУ), предназначенной для передачи управляющих сигналов.

Физические компоненты и схемы,

составляющие МПС - это ее аппаратные

средства (hardware). Аппаратура способна

выполнять только ограниченный набор

элементарных операций. Все прочие

возможности МПС достигаются

программным путем.

Программа - это определенным образом организованная совокупность

элементарных машинных операций, называемых командами (инструкциями), с

УУ & АЛУ

Память

УВВ

Рис. 1

помощью которых осуществляется обработка информации. Программы, написанные

для МПС, образуют ее программное обеспечение (ПО).

Программа и данные сначала накапливаются в памяти, куда они поступают через

устройство ввода. Затем отдельные команды программы одна за другой автоматически

поступают в УУ, которое их расшифровывает и выполняет. Для выполнения операций

обычно требуется, чтобы данные поступили в АЛУ, которое содержит все необходимые

для их обработки схемы. В процессе вычислений или после их завершения полученные

результаты направляются в устройство вывода.

АЛУ и УУ вместе обычно называются центральным процессорным устройством

(ЦПУ) или центральным процессором (ЦП). ЦП в МПС и есть МП.

Информация, которой оперирует МПС, представляет собой группы двоичных

разрядов (битов) конечной длины и хранятся в запоминающих устройствах - регистрах.

Она может храниться не только в памяти, но и в других устройствах системы, в том

числе и внутри МП. По существу, любую операцию в МПС можно рассматривать как

серию передач информации между регистрами с возможным ее преобразованием

(например, сложением), выполняемым в процессе передачи.

Группа двоичных разрядов, обрабатываемых одновременно, называется

машинным словом, а число двоичных разрядов, образующих слово - длиной слова.

Слово является основной (базовой) логической единицей информации в МПС.

Команды и данные обычно состоят из одного или нескольких слов. Типичные МП

имеют длину слова 4, 8, 16 или 32 двоичных разряда. В силу особой

распространенности слово длиной 8 двоичных разрядов имеет специальное название -

байт.

Дата добавления: 2015-05-09