Внутреннее построение микропроцессора. АЛУ.

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 11Следующая ⇒

Арифметико-логическое устройство (АЛУ) служит для обработки данных. В зависимости от вида выполняемой операции АЛУ оперирует одним или двумя словами. Состав АЛУ:

- четырехразрядные сумматоры – вычитатели;

- логические элементы для выполнения операций: логического умножения, логического сложения, инверсии, исключающее ИЛИ и т.д.;

- два входных порта, один выходной порт, которые являются буферными регистрами, способным хранить одно слово данных.

Два входных порта позволяют АЛУ принимать данные с внутренней шины данных микропроцессора, или из аккумулятора (специального регистра). Выходной порт служит для пересылки данных в аккумулятор.

Основные операции АЛУ: сложение, вычитание, И, ИЛИ, исключающее ИЛИ, инверсия, сдвиг вправо, сдвиг влево, приращение положительное, приращение отрицательное.

АЛУ производятся в виде микросхем с числом разрядов: 4, 6, 8, 16. Чаще всего используются восьмиразрядные АЛУ, которые имеют 8 входов для первого слова, 8 входов для второго слова и 8 выходов, подключенных к проводной шине.

2Архитектуры процессоров по разделению памяти данных и команд (Архитектура фон Неймана, Гарвардская архитектура).

Архитектура фон Неймана — архитектура с общей, единой шиной для данных и команд. В составе системы в этом случае присутствует одна общая память, как для данных, так и для команд (рис. 1.15).

Рис. 1.15. Архитектура с общей шиной данных и команд.

Гарвардская архитектура — это архитектура с раздельными шинами данных и команд. Она предполагает наличие в системе отдельной памяти для данных и отдельной памяти для команд (рис. 1.16). Обмен процессора с каждым из двух типов памяти происходит по своей шине.

Рис. 1.16. Архитектура с раздельными шинами данных и команд.

Архитектура фон Неймана распространена гораздо больше, она применяется, например, в ПК и в сложных микрокомпьютерах. Гарвардская архитектура применяется в основном в однокристальных микроконтроллерах.

Архитектура фон Неймана проще, не требует от процессора одновременного обслуживания двух шин, контроля обмена по двум шинам сразу. Наличие единой памяти данных и команд позволяет гибко распределять ее объем между кодами данных и команд. В системах с такой архитектурой память бывает довольно большого объема (до десятков и сотен мегабайт).

Гарвардская архитектура сложнее, она заставляет процессор работать одновременно с двумя потоками кодов, обслуживать обмен по двум шинам одновременно. Программа может размещаться только в памяти команд, данные — только в памяти данных. Преимущество Гарвардской архитектуры заключается в быстродействии. Обмен по обеим шинам может быть независимым, параллельным во времени.

Архитектуры процессоров по набору команд (RISC, CISC).

Уровень архитектуры команд включает набор машинных команд, которые выполняются микропрограммой-интерпретатором или аппаратным обеспечением.

CISC-архитектура, компьютер на микропроцессоре с полным набором команд

RISC-архитектура, компьютер с сокращенным набором команд

Микропроцессор, микрокомпьютер, микроконтроллер. Определения и отличительные особенности.

Микропроцессор – это процессор, который реализован на 1 микросхеме.

Процессор – это устройство, предназначенное для выполнения арифметических, логических операций и управления.

Характеристики микропроцессора:

· Центральное устройство – микро ЭВМ

· Возможны 2 базовые архитектуры (Фон Неймана и гарвардская)

· Для работы необходимы дополнительные устройства.

Работа микропроцессора (цикл, выработка, выполнение):

· Считывает сл. Машинное слово из памяти команд

· Декодирует

· В случае необходимости считывает операнды

· Выполняет команду

· Записывает результат в память

Для функционирования микропроцессора необходимо добавить память и периферийные устройства. У микропроцессора имеется дешифратор команд, арифметико-логическое устройство (АЛУ).

Микро ЭВМ = микропроцессор + память + периферия (рис.)

Периферия микро ЭВМ:

· Цифровые входы и выходы

· АЦП

· ЦАП

· Таймеры/счетчики

· Сетевые интерфейс и связи

· Устройства графического вывода

Микроконтроллер – это микросхема для управления электронными устройствами (микро ЭВМ реализованная на 1 кристалле).

Особенности микроконтроллера:

· Микро ЭВМ на 1 микросхеме или кристалле

· Все вычислительные мощности и каналы вв/выв необходимы для разработки систем управления реального времени

· Основа большинства современной продукции

Познавательные статьи:



Где возникла философия и почему?

Относительная высота сжатой зоны бетона

Сущность проекции Гаусса-Крюгера и использование ее в геодезии

Тарифы на перевозку пассажиров