Название: Вычислительная техника (Захаров Н. Г.)

Жанр: Энергетический

Просмотров: 1545


7.4. выполнение команды микропроцессором

 

МикроЭВМ работает в форме последовательного выполнения машинных ко- манд, хранящихся в ячейках памяти. Время выполнения каждой команды состоит из двух интервалов – выборки и собственно выполнения. Каждый из обоих интервалов занимает во времени некоторое число циклов генератора тактовой частоты, зависящее от типа команды (рис. 7.5). В свою очередь, каждый из циклов генератора тактовой частоты соответствует выполнению одного элементарного шага команды, называемо- го микрооперацией.

В табл. 7.1 представлены шаги (микрооперации) выполнения команды микро- процессором – чтение числа из заданной ячейки памяти, прибавление к нему единицы и сохранение результата в аккумуляторе.

Общее время выполнения команды

 

Цикл генератора тактовой частоты

 

Интервал выборки команды

Интервал выполнения          t

операции

 

 

Рис. 7.5. Интервалы выполнения команды

 

Таблица 7.1

 

 

Наименова- ние интервала

Цикл

генератора тактовой частоты

 

 

Выполняемая микрооперация

Активные

линии магистрали управления

 

 

Выборка команды из памяти

1

Пересылка адреса команды из программ-

ного  счетчика  по  МА  в  регистр  адреса памяти

2 и 5

2

Пересылка  кода  адресуемой  команды  из

ячейки памяти по МД в регистр команд

3 и 6

Наращивание содержимого программного

счетчика  (формирование  адреса  следую-

щей команды)

1

 

 

Выполнение операции

3

Пересылка  адреса  операнда  из  регистра

команд по МА в регистр адреса памяти

4 и 5

4

Пересылка адресуемого операнда из ячей-

ки памяти по МД в операционный блок

6 и 8

5

Выполнение  заданной        операции        над

операндом в операционном блоке

9

6

Запись результата операции в аккумулятор

12

 

 

В первом цикле адрес команды, хранящийся в программном счетчике, пересы- лается по МА в регистр адреса памяти. С этой целью УУ выдает одновременно два управляющих сигнала по линиям 2 и 5 (рис. 7.6).

 

 

5          6          7          8          9          10   11   12   13

 

4          1

 

3          Устройство управления       2

 

Программный счетчик

 

 

5

 

Магистраль адресов

 

Магистраль данных

 

Регистр адреса

Блок ячеек памяти

 

6          7

 

 

 

 

КОП

 

 

Адрес операнда

АЛУ

8

9

10

 

Операционный блок

Регистр команд          11

 

 

 

Блок регистров общего назначения

12        Аккумулятор

13

 

 

МИКРОПРОЦЕССОР

 

ОСНОВНАЯ ПАМЯТЬ

Подпись: 147

 

Рис. 7.6. Структурная схема МП

Во втором цикле, путем одновременной активизации линий 3 и 6, код команды, адрес которой теперь имеется в регистре адреса памяти, пересылается из адресуемой ячейки памяти по МД в регистр команд. В этом же цикле путем активизации линии 1 от УУ одновременно наращивается содержимое программного счетчика так, чтобы получился адрес следующей команды программы. Обычно этот адрес получается прибавлением одной и той же константы (например, 1) к адресу текущей команды. Эта константа формируется автоматически.

Второй цикл завершает интервал выборки команды из памяти в микропроцес- сор. Код команды находится в регистре команд. Одна часть этого кода содержит КОП, а другая часть — адрес операнда (числа) в памяти, над которым должна выпол- няться требуемая операция. Далее начинается интервал выполнения операции, зало- женной в данной команде. Конкретная последовательность выдачи управляющих сигналов  от  УУ  на  интервале  выполнения  операции  полностью  зависит  от  КОП. В рассматриваемом примере интервал выполнения операции содержит циклы 3, 4, 5 и 6.

В третьем  цикле адрес операнда из  регистра команд пересылается по  МА

 

в регистр адреса памяти подачей сигналов от УУ по линиям 4 и 5.

 

В четвертом цикле адресуемый операнд пересылается из соответствующей ячейки памяти по МД в операционный блок путем активизации линий 6 и 8.

В пятом цикле над операндом, засланным в операционный блок, осуществляет- ся требуемая операция прибавления единицы. Увеличение содержимого операцион- ного блока на единицу достигается самим операционным блоком при подаче на него управляющего сигнала по линии 9 от УУ.

В шестом цикле увеличенное на единицу содержимое операционного блока пе- ресылается в аккумулятор под действием управляющего сигнала по линии 12 от УУ. На этом выполнение команды завершается.

Так как в этот момент программный счетчик уже содержит адрес следующей команды, то в очередном цикле генератора тактовой частоты немедленно начинается первый шаг новой команды. Эта новая команда может, например, осуществить сум- мирование числа в аккумуляторе (т. е. результата предыдущей команды) с числом из какой-нибудь ячейки памяти и записать полученную сумму в другую ячейку памяти или же в один из регистров общего назначения. Выполняя одну команду за другой, МП продолжает работать до тех пор, пока не встретится команда останова или опера- тор принудительно не остановит микроЭВМ нажатием соответствующей клавиши.