Структуры вычислительных систем
Рисунок 3.1 – Классическая структура вычислительной системы
Рисунок 3.2 – Магистральная структура вычислительной системы
Рисунок 3.3 – Упрощенная структура блока микропрограммного управления
ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ ОДНОКРИСТАЛЬНЫХ МИКРОПРОЦЕССОРОВ И МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СИСТЕМ
Рисунок 3.4 – Типовая структурная схема МПС
Рисунок 3.5 – Мультиплексирование шины адреса/данных
Рисунок 3.6 – Структура простого микропроцессора
Рисунок 3.7 – Структурная схема блока дешифрации команд и формирования машинных циклов
| КЦ | b1 | N – 2 | ||||||||||
| М1 | М2 | М3 | b2 | N – 1 | ||||||||
| Т1 | Т2 | Т3 | Т4 | Т1 | Т2 | Т3 | Т1 | Т2 | Т3 | b3 | N | |
| а) | б) | |||||||||||
Рисунок 3.8 – Циклы и такты МП (а) и пример размещения команды в памяти МПС(б)
Рисунок 3.9 – Временные диаграммы цикла чтения МП
Рисунок 3.10 – Аппаратная реализация пересылки байта вектора прерывания при выполнении операции рестра RST
| N-1 0 | 0000 h |
| RG 0 | |
| RG 1 | 0001 h |
| RG 2 | 0002 h |
| . . . | . . . |
| RG M-2 | FFFE h |
| RG M-1 | FFFF h |
Рисунок 3.11 – Условное представление линейной организации памяти для 16-разрядной шины адреса
| б) |
Рисунок 3.12 – Форматы команд простого микропроцессора
Таблица 3.1 – Система команд простого микропроцессора
| Мнемокод | Код | Флажки | Число | Содержание | ||
| байтов | тактов | циклов | ||||
| Команды пересылки | ||||||
| MOV r1, r2 | 01ПППИИИ | – | Пересылка из регистра r2 в регистр r1 | |||
| MOV M, r | 01110ИИИ | – | Пересылка из регистра в память | |||
| MOV r, M | 01ППП110 | – | Пересылка из памяти в регистр | |||
| MVI r, b2 | 00ППП110 | – | Пересылка непосредственных данных в регистр | |||
| Продолжение таблицы 3.1 | ||||||
| Команды пересылки | ||||||
| MVI M, b2 | – | Пересылка непосредственных данных в память | ||||
| LXI rp,b3b2 | 00ПР0001 | – | Загрузка непосредственных данных в пару регистров | |||
| LDA b3b2 | 3A | – | Прямая загрузка аккумулятора | |||
| STA b3b2 | – | Прямая запись аккумулятора в память | ||||
| LHLD b3b2 | 2A | – | Прямая загрузка пары регистров H | |||
| SHLD b3b2 | – | Прямая загрузка пары регистров H в память | ||||
| LDAX rp | 00ПР1010 | – | Косвенная загрузка аккумулятора посредством пары регистров B или D | |||
| STAX rp | 00ПР0010 | – | Косвенная запись аккумулятора в память посредством пары регистров B или D | |||
| XCHG | EB | – | Обмен между парами регистров H и D | |||
| Команды арифметических и логических операций | ||||||
| ADD r | 10000ИИИ | + | Сложение регистра и аккумулятора | |||
| ADD M | + | Сложение памяти и аккумулятора | ||||
| ADI b2 | C6 | + | Сложение непосредственных данных и аккумулятора | |||
| ADC r | 10001ИИИ | + | Сложение регистра и аккумулятора с переносом | |||
| Продолжение таблицы 3.1 | ||||||
| Команды арифметических и логических операций | ||||||
| ADC M | 8E | + | Сложение памяти и аккумулятора с переносом | |||
| ACI b2 | CE | + | Сложение непосредственных данных и аккумулятора с переносом | |||
| SUB r | 10010ИИИ | + | Вычитание регистра из аккумулятора | |||
| SUB M | + | Вычитание памяти из аккумулятора | ||||
| SUI b2 | D6 | + | Вычитание непосредственных данных из аккумулятора | |||
| SBB r | 10011ИИИ | + | Вычитание регистра из аккумулятора с заемом | |||
| SBB M | 9E | + | Вычитание памяти из аккумулятора с заемом | |||
| SBI b2 | DE | + | Вычитание непосредственных данных из аккумулятора с заемом | |||
| INR r | 00ППП100 | (+) | Инкремент регистра | |||
| INR M | (+) | Инкремент памяти | ||||
| DCR r | 00ППП101 | (+) | Декремент регистра | |||
| DCR M | (+) | Декремент памяти | ||||
| INX rp | 00ПР0011 | – | Инкремент пары регистров | |||
| DCX rp | 00ПР1011 | – | Декремент пары регистров | |||
| DAD rp | 00ПР1001 | C | Сложение регистровой пары H с регистровой парой | |||
| Продолжение таблицы 3.1 | ||||||
| Команды арифметических и логических операций | ||||||
| DAA | + | Преобразование аккумулятора в двоично-десятичный код | ||||
| ANA r | 10100ИИИ | + | Логическое И регистра и аккумулятора | |||
| ANA M | A6 | + | Логическое И памяти и аккумулятора | |||
| ANI b2 | E6 | + | Логическое И непосредственных данных и аккумулятора | |||
| XRA r | 10101ИИИ | + | Исключающее ИЛИ регистра и аккумулятора | |||
| XRA M | AE | + | Исключающее ИЛИ памяти и аккумулятора | |||
| XRI b2 | EE | + | Исключающее ИЛИ непосредственных данных и аккумулятора | |||
| ORA r | 10110ИИИ | + | Логическое ИЛИ регистра и аккумулятора | |||
| ORA M | B6 | + | Логическое ИЛИ памяти и аккумулятора | |||
| ORI b2 | F6 | + | Логическое ИЛИ непосредственных данных и аккумулятора | |||
| CMP r | 10111ИИИ | + | Сравнение регистра и аккумулятора | |||
| CMP M | BE | + | Сравнение памяти и аккумулятора | |||
| Продолжение таблицы 3.1 | ||||||
| Команды арифметических и логических операций | ||||||
| CPI b2 | FE | + | Сравнение непосредственных данных и аккумулятора | |||
| CMA | 2F | – | Инвертирование аккумулятора | |||
| STC | C | Установка флажка переноса | ||||
| CMC | 3F | C | Инвертирование флажка переноса | |||
| RLC | C | Циклический сдвиг аккумулятора влево | ||||
| RRC | 0F | C | Циклический сдвиг аккумулятора вправо | |||
| RAL | C | Циклический сдвиг аккумулятора влево через разряд переноса | ||||
| RAR | 1F | C | Циклический сдвиг аккумулятора вправо через разряд переноса | |||
| Команды управления | ||||||
| JMP b3b2 | C3 | – | Безусловный переход | |||
| Jусл b3b2 | 11УУУ010 | – | Условный переход | |||
| CALL b3b2 | CD | – | Безусловный вызов подпрограммы | |||
| Cусл b3b2 | 11УУУ100 | – | 11/18 | 3/5 | Условный вызов подпрограммы | |
| RET | C9 | – | Возврат | |||
| Rусл | 11УУУ000 | – | 5/11 | 1/3 | Возврат при условии | |
| RST n | 11nnn111 | – | Повторный запуск | |||
| SPHL | F9 | – | Пересылка пары регистров H в SP | |||
| Окончание таблицы 3.1 | ||||||
| Специальные команды | ||||||
| PUSH rp | 11РП0101 | – | Пересылка пары регистров в стек | |||
| PUSH PSW | F5 | – | Пересылка аккумулятора и регистра флажков в стек | |||
| POP rp | 11РП0001 | – | Загрузка регистровой пары из стека | |||
| POP PSW | F1 | + | Загрузка аккумулятора и регистра флажков из стека | |||
| XTHL | E3 | – | Обмен между регистровой парой H и стеком | |||
| PCHL | E9 | – | Пересылка регистровой пары H в PC | |||
| IN port | DB | – | Ввод | |||
| OUT port | D3 | – | Вывод | |||
| EI | FB | – | Разрешение прерывания | |||
| DI | F3 | – | Запрещение прерывания | |||
| HLT | – | Останов | ||||
| NOP | – | Нет операции | ||||
| RIM | – | Чтение маски прерывания | ||||
| SIM | – | Запись маски прерывания |
Таблица 3.2 – Адреса регистров и регистровых пар микропроцессора
| Регистры | Пары регистров | |||||||||
| B | C | D | E | H | L | A | B | D | H | SP |
Таблица 3.3 – Коды условий для команд управления
| УУУ | Мнемокод | Условия |
| NZ | Неравенство нулю | |
| Z | Равенство нулю | |
| NC | Отсутствие переноса | |
| C | Наличие переноса | |
| PO | Нечетность | |
| PE | Четность | |
| P | Плюс | |
| M | Минус |
| S | Z | AC | P | C | |||
| бит 7 | бит 0 |
Рисунок 3.13 – Формат регистра флажков
Рисунок 3.14 – Схемы, поясняющие выполнение сдвигов микропроцессором