Лекция №2. Структура процессора. Микропрограммное управление

операции. Оно включает в качестве узлов регистры, сумматоры, каналы передачи

информации, мультиплексоры для коммутации кана­лов, шифраторы, дешифраторы и т.д.
Управляющее устройство (УУ) координирует действия узлов операционного устройства; оно выраба­тывает в некоторой временной последовательности управляющие сигналы, под действием которых в узлах операционного устройства выполняются требуемые действия.

Рисунок 2.1 – Структурная схема процессора

Детализируем основные целевые функции, реализуемые устройством управления в ходе типового

машинного цикла.
Для простоты примем, что ВМ обеспечивает одноадресную систему команд.
При этом, в частности, полагается, что до начала выполнения двухоперандной арифметической команды второй операнд уже находится в процессоре.

2.1 Микропрограммный автомат

(этап ВК). За выборкой команды следует этап декодирования ее операционной

части (кода операции). Для простоты пока будем рассматривать этот этап в качестве составной части этапа ВК.
Вторая целевая функция - формирование адреса следующей команды. На это выделяется специальный такт работы — этап ФАСК, которому соответствует целевая функция ЦФ-ФАСК.
Далее следует этап формирования исполнительного адреса операнда или адреса перехода (этап ФИА), на котором УУ реализует функцию ЦФ-ФИА. Функция имеет столько модификаций, сколько способов адресации (СА) предусмотрено в системе команд ВМ.
На четвертом этапе реализуется целевая функция выборки операнда (ЦФ-ВО) по исполнительному адресу, сформированному на предыдущем этапе.
Наконец, на последнем этапе машинного цикла действия задаются целевой функцией исполнения операции - ЦФ-ИО. Очевидно, что количество модификаций ЦФ-ИО равно количеству операций, имеющихся в системе команд ВМ.

2.1 Микропрограммный автомат

течение одного тактового периода, называется микрооперацией.
В определенные тактовые периоды одновременно

могут выполняться несколько микроопераций.
Такая совокупность одновременно выполняемых микроопераций называется микрокомандой, а весь набор микрокоманд, предназначенный для решения определенной задачи, — микропрограммой.

2.1 Микропрограммный автомат

состояние управляемой системы, и выходы, через которые реализуется управление поведением

системы.

2.2 Модель устройства управления процессора

Рисунок 2.2 – Модель устройства управления

с жесткой или аппаратной логикой;
• с программируемой логикой.
УУ

с жесткой логикой управления имеет в своем составе МПА с жесткой (аппаратной) логикой.
При создании такого МПА выходные сигналы управления реализуются за счет однажды соединенных между собой логических схем.
Отличительной особенностью микропрограммного автомата с программируемой логикой является хранение микрокоманд в виде кодов в специализированном запоминающем устройстве - памяти микропрограмм.
Каждой команде ВМ в этом ЗУ в явной форме соответствует микропрограмма, поэтому часто устройства управления, в состав которых входит микропрограммный автомат с программируемой логикой, называют микропрограммными.

2.2 Модель устройства управления процессора

(программный cчетчик). После выборки из ЗУ очередного кода операции какой-либо

команды его содержимое автоматически увеличивается на «1», подготавливая тем самым выборку следующего операнда из ОЗУ.
Регистры SI и DI предназначены, главным образом, для использования в специальных— цепочных (или строковых) командах, когда, например, необходимо «переместить» массив данных из одного места ОЗУ (ПЗУ) в другое место ОЗУ. В этих цепочных командах SI хранит адрес источника данных, a DI — адрес приемника данных. При этом после каждой пересылки одного операнда их содержимое автоматически увеличивается (или уменьшается— это как задано направление), подготавливая адреса транспортировки очередного операнда.
Группа регистров: АХ, ВХ, СХ и DX. Они могут функционировать как 16-разрядные регистры в количестве 4 штук или как 8-разрядные в количестве 8 штук. Размер регистра полностью определяется кодом операции команды. Эти регистры в командах используются самым различным образом. Поэтому они получили название: РОНы—регистры общего назначения.

аппаратный стек, который представляет из себя специально организованное оперативное запоминающее

устройство.
В МП 8086 под стек отводится область в ОЗУ и используется в основном для следующих целей:
- для хранения временных данных. Программист может разместить любые данные, не задумываясь, в какую ячейку памяти они будут размещены;
для хранения адреса возврата из подпрограммы.

Output, последним пришел - первым вышел), что означает, что последние

загруженные данные будут выгружены в первую очередь. Здесь существует аналогия со стопкой тарелок: последнюю размещенную тарелку в стопке берем в первую очередь.
В МП 8086 каждый элемент стека занимает 2 байта, причем старший байт расположен в ОЗУ по старшему адресу, младший – по младшему.
Микропроцессор для обращения к данным в стеке использует два регистра: SS и SP.
Сегментный регистр SS определяет начало блока памяти, отведенного под стек, а SP – смещение последний записи от начала сегмента.
Стек растет «вниз», т.е. при записи в стек данных значение регистра-счетчика SP автоматически уменьшается на 2, а при чтении данных – увеличивается на 2.
Для работы со стеком используются две основные команды: PUSH и POP.

и POP
а) – до выполнения команд; б) – после выполнения

команды PUSH;
в) –после выполнения команды POP

передача параметра 2
push 30 ; передача параметра 3
call myFunction ; вызов подпрограммы

MyFunction
HLT ; halt! ; остановка работы процессора
myFunction proc ;подпрограмма MyFunction
push bp ; сохраняем предыдущее значение
mov bp,sp ; запоминаем в регистре BP адрес последнего элемента стека
xor ah,ah ;обнуляем старший байт регистра AX (AH)
mov al,[bp+4] ; записываем в регистр AL значение параметра 3
add al,[bp+6] ; складываем содержимое регистров AL и параметра2
; и сохраняем результат в AL
jnc l1 ; если есть переполнение регистра AL,
inc ah ; то увеличиваем регистр AH на 1
l1: ;метка
add al,[bp+8] ; прибавляем к регистру AL содержимое параметра 1
jnc l2: ; если есть переполнение регистра AL,
inc ah ; то увеличиваем регистр AH на 1
; в итоге в регистре AX будет содержать сумму 3 параметров
l2:
mov bl,3 ; помещаем в регистр BL значение 3
div bl ; делим содержимое регистра AX на BL
; в регистре AL – будет целая часть результата операции
;деления, в AH –остаток.
pop bp ; восстанавливаем содержимое регистра BP
ret 6 ; вытаскиваем из стека адрес возврата и устанавливаем
;SP=SP+6
myFunction endp