Автор работы: Пользователь скрыл имя, 04 Марта 2013 в 18:31, реферат
Обычно выделяют три класса компьютеров:
а) большие компьютеры, которые обслуживают значительное число терминалов пользователей и периферийных устройств. Они применяются в больших системах обработки данных, например при бухгалтерских расчетах;
Рассмотрим команды некоторых операций со стеком.
Установка в SP некоторого начального значения производится по команде пересылки SPHL (11 111 001). По этой команде в SP пересылается содержимое пары регистров HL.
Команда ввода из пары регистров DE в стек: PUSH D (11 010 101). В разрядах D5D4D3 кодовой комбинации команды указан адрес 010 старшего регистра пары DE. По этой команде выполняются следующие действия ; ; ; .
Команда пересылки из стека в пару регистров DE : POP D (11 010 001). Здесь в разрядах D5D4D3 кодовой комбинации команды указан адрес 010 старшего регистра пары DE. По данной команде выполняются действия: ; ; ; .
После подачи на соответствующие входы микропроцессора питающих напряжений и тактовых импульсов последовательностей Ф1 и Ф2 подается сигнал уровня лог. 1 на вход Сброс. Этим сигналом сбрасываются в состояние лог. О счетчик команд PC, регистр команд, размещенные в управляющем устройстве триггеры разрешения прерывания, подтверждения захвата и ожидания. После окончания действия сигнала Сброс (при переходе сигнала от уровня лог. 1 к уровню лог. 0) микропроцессор начинает работать с такта Т1 цикла М1 и выдает на шину адреса нулевое значение адреса. Содержимое регистров блока РОН, аккумулятора, регистра признаков меняется только в процессе выполнения команд.
Состояние захвата характеризуется тем, что микропроцессор, заканчивая выполнение текущего цикла команды, переводит буферы шины данных и буферы шины адреса в третье состояние. При этом микропроцессор отключается от внешних шин, предоставляя их в распоряжение некоторого внешнего устройства, и останавливает работу.
Переход в состояние захвата происходит следующим образом. От внешнего устройства поступает сигнал уровня лог. 1 на вход Запрос захвата. Этот сигнал на отрицательном фронте импульса Ф2 такта Т2 принимается в триггер захвата управляющего устройства. Управляющее устройство заканчивает выполнение текущего цикла, переходит в состояние захвата и подтверждает это выдачей сигнала на выходе Подтверждение захвата. Сигнал на выходе Подтверждение захвата выдается на положительном фронте импульса Ф1 в такте Т3, если текущий цикл не является циклом записи; в противном случае этот сигнал выдается на положительном фронте импульса Ф1 такта, следующего за тактом Т3.
После окончания действия сигнала Захват (при переходе от уровня лог. 1 к уровню лог. 0) микропроцессор начинает выполнение следующего цикла с места, где было приостановлено исполнение программы.
В микропроцессоре предусмотрена возможность по запросам внешних устройств прерывать выполнение текущей программы и переходить на выполнение новой программы, так называемой прерывающей программы (или программы обслуживания прерывания). После окончания выполнения прерывающей программы микропроцессор возвращается к выполнению основной программы с команды, на которой произошло прерывание.
Если на некотором участке программы допускается ее прерывание, то при составлении программы в начале этого участка предусматривается команда ЕI, по которой триггер разрешения прерывания в управляющем устройстве микропроцессора устанавливается в состояние лог. 1, а в конце участка - команда DI, при выполнении которой триггер сбрасывается в состояние лог. 0. Состояние триггера выдается на выход Разрешение прерывания.
Процесс прерывания связан со следующими действиями. От внешнего устройства поступает сигнал уровня лог. 1 на вход Запррос прерывания. Если прерывание разрешено (т. е. на выходе Разрешение прерывания имеется уровень лог. 1), то после окончания выполнения текущей команды триггер разрешения прерывания сбрасывается в состояние лог. 0, а в информации о состоянии микропроцессора, выдаваемой на шину данных, появляются сигналы Подтверждение прерывания (в разряде D0), Ввод (в разряде D1) и сигнал о том, что в данном цикле производится приём первого байта команды (в разряде D5).Сигнал Подтверждение прерывания используется в качестве строба для выдачи внешним устройством на шину данных команды RST команды Рестарт).
При выполнении команды RST содержимое счетчика команд PC запоминается в стеке, а в счетчик команд PC записывается адрес первой команды прерывающей программы. Этот адрес задается следующим образом. Команда RST имеет структуру 11ААА111 и в счетчик команд заносится значение 00 000 000 00 ААА 000, которое и служит адресом первой команды прерывающей программы. Задавая определённую трехразрядную кодовую комбинацию ААА, внешнее устройство может задать адрес первой команды одной из восьми прерывающих программ.
После окончания выполнения прерывающей программы возврат в основную программу происходит следующим образом. Прерывающая программа заканчивается командой RET (Возврат из подпрограммы). В процессе выполнения этой команды адрес команды основной программы, перед которой произошло прерывание, выбирается из стека и передается в регистр адреса, а увеличенное на единицу значение заносится в счетчик команд.
В системе команд микропроцессора имеется команда HLT (Останов), которая вызывает прекращение выполнения программы и переход в состояние останова. Это состояние характеризуется тем, что буферы дины адреса и шины данных переходят в третье состояние, микропроцессор отключается от внешних шин и на выходе Ожидание устанавливается уровень лог. 1.
Состояние останова может быть прервано
сигналами запуска микропроцесс
Структурная схема. Микросхема формирует две последовательности тактовых импульсов Ф1 и Ф2. Кроме того, она выполняет ряд других функций.
На рис. 2.8 приведены структурная схема микросхемы и схема подключения микросхемы генератора тактовых импульсов к микросхеме КР580ИК80.
К выводам КВ микросхемы КР580ГФ24 подключается кварцевый резонатор с частотой, в 9 раз более высокой, чем частота следования тактовых импульсов Ф1 и Ф2. Сформированные генератором гармонические колебания поступают на вывод Осц для контроля работы генератора и синхронизируют работу формирователя тактовых импульсов. На выводы Ф1 и Ф2 выдаются требуемые для работы микропроцессора высоковольтные последовательности тактовых импульсов. Кроме того. на специальный вывод выдается последовательность тактовых импульсов Ф2 с уровнями, характерными для микросхем ТТЛ.
С управляющего выхода Синхронизация микропроцессора на вход Синхронизация микросхемы КР580ГФ24 поступают импульсы, формируемые микропроцессором на границе между первым и вторым тактами каждого цикла. С помощью этого сигнала на вывод передаются импульсы Ф1, соответствующие началу каждого второго тактового период циклов работы микропроцессора (см. рис. 2.9).
Кроме того, предусмотрены вход и выход сигнала сброса ( и Сброс), вход и выход сигнала готовности (Вх. готовность и Готовность). Рассмотрим назначение и способы формирования этих .сигналов.
Использование сигнала Сброс. Сигнал Сброс в микропроцессоре производит сброс в нуль счетчика команд PC. И если в ячейке ОП с нулевым значением адреса хранится 1-я команда программы, то с этой команды начинается исполнение программы. Таким образом, сигнал Сброс производит запуск микропроцессора. Входной сигнал Вх. сброс, под действием которого в микросхеме КР580ГФ24 формируется сигнал Сброс, может подаваться одновременно с включением источников питания либо он может подаваться с пульта управления (нажатием соответствующей кнопки). В момент включения источников питания конденсатор 10 мк разряжен, напряжение на входе , равно нулю. При этом на, выходе микросхемы КР580ГФ24 формируется сигнал Сброс, осуществляющий сброс микропроцессора. Далее током через резистор 100 к конденсатор начинает заряжаться. Когда напряжение на конденсаторе достигает определенного значения, снимается сигнал Сброс с выхода микросхемы и микропроцессор начинает выполнять программу с первой ее команды.
Сброс микропроцессора может быть выполнен замыканием показанного на рисунке ключа (путем нажатия соответствующей кнопки на пульте управления). При этом конденсатор разряжается и на выходе микросхемы возникает сигнал Сброс. После размыкания ключа (при отжатой кнопки на пульте) конденсатор начинает заряжаться и в некоторый момент снимается сигнал Сброс, микропроцессор начинает выполнение программы.
Использование сигнала Готовность. В ряде случаев возникает необходимость приостановить выполнение микропроцессором программы и перевести его в режим ожидания- Режим ожидания может быть использован в тех случаях, когда узлы (ЗУ, УВВ), с которыми микропроцессор обменивается данными, не могут работать в высоком темпе работы микропроцессора. Если, например, ЗУ не может обеспечить выдачу запрашиваемых данных на шину данных за время, равное одному тактовому периоду работы микропроцессора, то потребуется перевод микропроцессора в режим ожидания на время, необходимое ЗУ для выдачи данных.
Перевод микропроцессора в режим ожидания может потребоваться в процессе отладки программы для установки пошагового режима выполнения программы, в котором после каждого цикла работы микропроцессор возвращается в режим ожидания. При этом по содержимому шин адреса и данных может быть определена правильность выполнения требуемых действий. Выход из режима ожидания производится вручную подачей соответствующего сигнала с пульта управления.
Другой используемый при отладке режим - командный - обеспечивает автоматический переход микропроцессора в режим ожидания после завершения выполнения каждой команды.
Во всех случаях перевод микропроцессора в режим ожидания достигается установкой низкого уровня лог. 0 на входе Готовность микропроцессора. В рассмотренном выше случае согласования темпов работы ЗУ и микропроцессора при каждом обращении к ЗУ потребуется установка на входе Готовность микропроцессора уровня лог. 0 в течение определенного числа тактовых периодов. В случае установки микропроцессора в шаговый или командный режим перевод сигнала Готовность на высокий уровень лог. 1 осуществляется вручную с пульта управления, перевод на уровень лог. 0 - автоматически с окончанием цикла работы микропроцессора либо после окончания выполнения команды.
Рассмотрим способы
Установка микропроцессора в режим ожидания на заданное время. Пусть необходимо обеспечить сопряжение микропроцессора с устройством, требующим для выдачи или приема данных времени, равного двум тактовым периодам. На рис. 2.10, а показана схема формирования сигнала Вх. Готовность, обеспечивающего в микросхеме КР580ГФ24 формирование сигнала Готовность установки микропроцессора в режим ожидания в течение двух тактовых периодов. Сигнал уровня лог. 0, появляющийся в момент положительного фронта тактового импульса Ф1 на границе 1-го и 2-го тактов каждого цикла, устанавливает все триггеры в состояние лог. 1. При этом Вх. готовность = 1.
Пусть адрес блока ЗУ, требующего установки микропроцессора в режим ожидания, содержит лог. 1 в разрядах А15 и А14) адресов. При обращении к этому блоку ЗУ образуется лог. 0 на выходе элемента И-НЕ 1. С появлением положительного фронта тактового импульса Ф2 (см. временник) диаграмму на рис. 2.10, б) триггер 1 переводится в состояние лог. 0 и на выходе схемы устанавливается Вх. Готовностью=О. Далее в моменты положительного фронта очередных импульсов Ф2 состояние лог. 0 последовательно передается в триггеры 2 и 3, после чего на выходе Вх. готовность восстанавливается уровень лог. 1. Таким образом, в течение двух тактов, пока Вх. Готовность=0, на выходе Готовность микросхемы КР580ГФ24 действует низкий уровень лог. 0, устанавливающий микропроцессор на это время в режим ожидания.
Шаговый режим. На рис. 2.11 приведены схема формирования сигнала Вх. Готовность для шагового режима и временная диаграмма ее работы.
В исходном состоянии сигнал на входе Пуск имеет уровень лог. 1 и оба триггера оказываются установленными в состояние лог. 1. на выходе схемы Вх. Готовность=0 и микропроцессор находится в режиме ожидания. При установке на входе Пуск уровня лог. 0 отрицательный фронт сигнала Строб состояния устанавливает триггер 1 в состояние лог. О, на выходе схемы Вх. Готовность=1, микропроцессор выходит из режима ожидания. По окончании одного цикла работы микропроцессора отрицательным фронтом очередного импульса сигнала останавливается в состояние лог. 0 триггер 2. на выходе Вх. Готовность=0 и микропроцессор прекращает работу, возвращаясь в режим ожидания.
Для установки командного режима используется сигнал М1, образующийся в разряде D5 на выходе регистра фиксации слова состояния в 1-м цикле каждой выполняемой микропроцессором команды. Формирование сигнала Вх. Готовность в этом режиме может осуществляться схемой рис. 2.11, а, если на входе триггеров подавать конъюнкцию Строб состояния М1, как показано на рисунке штриховой линией.
Информация, выдаваемая микропроцессором на шины адреса и данных, может предназначаться большому числу различных устройств, подключенных к этим шинам (ОЗУ, ПЗУ, устройства ввода-вывода). Однако выходы микросхемы КР580ВМ80 допускают потребление подключенными к ним устройствами относительно небольшого тока. Значение тока через эти выходы при высоком уровне напряжения (уровне лог. 1) I1вых 0,1МА, при низком уровне напряжения (уровне лог. 0) /0вых 1,6 мА. Такая нагрузочная способность обеспечивает подключение к выходам микропроцессора не более одного входа микросхемы ТТЛ. Низкая нагрузочная способность выходов микропроцессора связана с тем, что на кристалле микропроцессора размещено большое число транзисторов и для обеспечения требуемого теплового режима должно быть малым тепло, выделяемое каждым транзистором. Следовательно, малыми должны быть токи через транзисторы. Увеличение же нагрузочной способности выходов потребовало бы использования на выходах мощных транзисторов, через которые протекали бы большие токи, а это привело бы к большому выделению тепла и недопустимому повышению температуры кристалла.