Элементы микропроцессорной памяти

Микропроцессорная память (МПП) базового МП CISC архитектуры включает в себя четырнадцать 2-байтовых запоминающих регистров. Регистры делятся на четыре группы и распределены как в операционной, так и в интерфейсной части МП. В состав операционной части МП входят три группы:

I. Универсальные регистры: АХ, BX, CX, DX (2-х байтные). Если регистры 4-байтные или 8-байтные, их имена несколько изменяются, например, 4-байтные универсальные регистры АХ, ВХ, СХ, DX именуются соответственно ЕАХ, ЕВХ, ЕСХ, EDX. Эти регистры называют регис­трами общего назначения – РОН, каждый из них может использоваться для вре­менного хранения любых данных, при этом можно работать с каждым регистром целиком, а можно отдельно и с каждой

его половиной (регистры АН, ВН, СН, DH -старшие (Hight) байты, а регистры AL, BL, CL, DL — младшие (Low) байты соот­ветствующих 2-байтовых регистров). На рисунке представлена схема обозначений компонент РОН.

Основными функциями этих регистров являются:

- регистр АХ — регистр-аккумулятор, через его порты осуществляется ввод-вывод данных в МП, а при выполнении операций умножения и деления АХ использу­ется для хранения первого операнда (множимого, дели­мого), и результата операции (произведения, частного) после ее завершения;

- регистр ВХ часто используется для хранения адреса базы в сегменте данных и начального адреса поля памяти при работе с массивами;

- регистр СХ – регистр-счетчик, используется как счетчик числа повторений при циклических операциях;

- регистр DX используется как расширение регистра-аккумулятора при работе с 32-разрядными числами и при выполнении операций умножения и деления, используется для хранения номера порта при операциях ввода-вывода.

II. Сегментные регистры CS, DS, SS, ES. Используются для хранения начальных ад­ресов полей памяти (сегментов), отведенных в программах для хранения:

- регистр CS (сегмент кода) – адресов команд программы;

- DS (сегмент данных) – адресов данных;

- регистр ES (расширенный сегмент данных) – адресов данных при межсегментных пересылках (величина сегмента 64 К и регистр DS оказывается мал);

- регистр SS (сегмент стека) – стековой области памяти;

III. Регистры смещения: IP, SP, BP, SI, DI используются для хранения относительных адресов ячеек памяти внутри сегментов (смещений относительно начала сегментов):

- регистр IP (Instruction Pointer) хранит смещение адреса текущей команды про­граммы;

- регистр SP (Stack Pointer) – смещение вершины стека (текущего адреса стека);

- регистр ВР (Base Pointer) – смещение начального адреса поля памяти, непо­средственно отведенного под стек. Стек реализует дисциплину обслуживания, иногда называемую FILO (First Input Last Output) – первым вошел – последним вышел:

- регистры SI, DI (Source Index и Destination Index соответственно) предназна­чены для хранения адресов индекса источника и приемника данных при опера­циях над строками и им подобных.

IV. Регистр флагов: FL. Содержит условные одноразрядные признаки-маски или фла­ги, управляющие прохождением программы в ПК; флаги работают независимо друг от друга и лишь для удобства они помещены в единый регистр. Всего в регистре содержится 9 флагов: 6 из них статусные, отражают результаты операций, выпол­ненных в компьютере (их значения используются, например, при выполнении ко­манд условной передачи управления – команд ветвления программы), а три дру­гих — управляющие, непосредственно определяют режим исполнения программы.

Статусные флаги:

- CF (Carry Flag) — флаг переноса. Содержит значение «переносов» (0 или 1) из старшего разряда при арифметических операциях и некоторых операциях сдвига и циклического сдвига;

- PF (Parity Flag) – флаг четности. Проверяет младшие 8 битов результатов опе­раций над данными. Нечетное число единичных битов приводит к установке этого флага в 0, а четное – в 1;

- AF (Auxiliary Carry Flag) — флаг логического переноса при двоично-десятич­ной арифметике. Вспомогательный флаг переноса устанавливается в 1, если арифметическая операция приводит к переносу или заему четвертого справа бита однобайтового операнда. Этот флаг используется при арифметических операциях над двоично-десятичными кодами и кодами ASCII;

- ZF (Zero Flag) — флаг нуля. Устанавливается в 1, если результат операции ра­вен 0; если результат не равен 0, то ZF обнуляется;

- SF (Sign Flag) – флаг знака. Устанавливается в соответствии со знаком резуль­тата после арифметических операций: положительный результат – флаг в 0, отрицательный – в 1;

- OF (Overflow Flag) – флаг переполнения. Устанавливается в 1 при арифмети­ческом переполнении: если возник перенос в знаковый разряд при выполне­нии знаковых арифметических операций, если частное от деления слишком велико и переполняет регистр результата и т. д.

Управляющие флаги:

- TF (Trap Flag) – флаг системного прерывания (трассировки). Единичное со­стояние этого флага переводит процессор в режим пошагового выполнения программы (трассировка);

- IF (Interrupt Flag) – флаг прерываний. При нулевом состоянии этого флага прерывания запрещены, при единичном – разрешены;

- DF (Direction Flag) – флаг направления. Используется в строковых операци­ях для задания направления обработки данных. При нулевом состоянии флага команда инкрементирует содержимое регистров, обусловливая обра­ботку строки "слева направо"; при единичном – декрементирует SI и DI – "справа налево".

Устройство управления (рис. 3).

Устройство управления (УУ) является функционально наиболее сложным устройством ПК — оно вырабатывает управляющие сигналы, поступающие по кодовым шинам инструкций (КШИ) во все блоки машины. Упрощенная функциональная схема УУ показана на рис. 3, в нее входят:

- регистр команд – запоминающий регистр, в котором хранится код команды: код выполняемой операции (КОП) и адреса операндов, участвующих в операции;

- дешифратор операций – логический блок, выбирающий в соответствии с по­ступающим из регистра команд КОП один из множества имеющихся у него выходов;

- постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) микропрограмм хранит в своих ячейках управляющие сигналы (импульсы), необходимые для выполнения операций; импульс по выбран­ному дешифратором в соответствии с КОП проводу считывает из ПЗУ необходимую последовательность управляющих сигналов;

- узел формирования адреса – устрой­ство, вычисляющее полный адрес ячейки памяти (регистра) по реквизитам, поступающим из регистра команд и регистров МПП;

- кодовые шины данных, адреса и инструкций – часть внутренней интерфейсной шины МП.

УУ формирует управляющие сигналы для выполнения следую­щих основных процедур:

• считывания из соответствующих расшифрованному КОП ячеек ПЗУ микро­программ управляющих сигналов (импульсов), определяющих во всех блоках машины процедуры выполнения заданной операции, и пересылки управляю­щих сигналов в эти блоки;
• считывания из регистра команд и регистров МПП отдельных составляющих адресов операндов (чисел), участвующих в вычислениях, и формирование пол­ных адресов операндов;
• выборки операндов (по сформированным адресам) и выполнения заданной операции обработки этих операндов;
• записи результатов операции в память;

o формирования адреса следующей команды программы.

Поиск по сайту: