Схема управления прерываниями

Функции процессора

Процессор представляет собой отдельную микросхему. Имеет выводы трех шин: адреса, управления и управления.

Важнейшая характеристика- количество разрядов шины данных, количество разрядов шины адреса и количество сигналов управления по шине управления. Разрядность шины данных определяет скорость работы системы.

Разрядность шины адреса- допустимая сложность системы. Количество линий управления- разнообразие режимов обмена и эффективность обмена процессора с другими устройствами.

Кроме вводов для сигналов основных шин, проц имеет вывод для подключения кварцевого резонатора, т.к проц представляет собой тактируемое устройство. Чем больше тактовая частота, тем быстрее процессор работает, т.к. быстрее выполнят команды. Тактовая частота определяет только внутреннее быстродействие, а не внешнее. При повышении верхнего предела частоты возможно перегревание процессора, или сбои.

Сигнал начального сброса reset. При включении питания, при аварийном сбросе или зависании процессора, подача этого сигнала приводит к инициализации процессора, заставляет его приступить к выполнению программы начального запуска.

Аварийная ситуация может быть вызвана помехами по цепи питания и земли, сбоями в памяти, внешним излучением, итд. В результате процессор может потерять контроль над выполняемой программой и остановиться. Для выхода из этого состояния и используется сигнал начального сброса.

Шина питания имеет одно напряжение питания и общий провод «земля».

Для подключения процессора к магистрали используется буферные микросхемы, обеспечивающие демультиплексирование сигналов и буферирование сигналов магистрали и согласование протоколов.

После включения питания процессор проходит в первый адрес программы начала цикла и выполняет первую команду, затем начинает выполнять основную программу, для чего выбирает из памяти по очереди все команды.

Его могут отвлекать внешние прерывания и запросы команд из памяти.

При необходимости проц производит запись в внешнюю памяти с помощью УВВ при помощи циклов записи и принимает данные циклами чтения.

Таким образом функции процессора:

-Выборка (чтение) выполняемых команд.

-Ввод (чтение) данныъ из памяти или УВВ

-Вывод (запись) данных в памяти или УВВ

-Обработка данных (операндов) в том числе и арифметическое операции над ними.

Упрощенная структура процессора.

Схема управлением выборки команд- выполняет чтение команд из памяти и их дешифрацию. В 16 разрядных процессорах появились конвейеры (очереди) команд, позволяющие выбирать несколько следующих команд, пока выполняется предудыщая. Два процесса идут параллельно, что ускоряет работу процессора.

Конвеер- небольшая памяти, в которую при малейшей возможности записывается несколько команд, следующей за выполняемой. Читаются в том же порядке, как и записываются (FIFO).

Развитием идеи конвейера стало использование кэш памяти процессора, которая заполняется, пока процессор занят выполнением предыдущих команд, находящихся в внутренней памяти. Понятно, что обрабатывать команды, находящиеся во внутренней памяти процессор может быстрее, чем те, которые находятся во внешней.

Арифметико-логическое устройство

Предназначено для обработки информации в соответствии с полученной процессором командой. Примерами обработки является логические операции (И, ИЛИ, ИЛИ-НЕ), то есть побитные операции над операндами, а также арифметические операции.

Над какими кодами производится операция, куда помещается результат- определяется выполняемой командой.

Быстродействие АЛУ определяет производительность процессора. Важна тактовая частота сигнала, которым тактируется АЛУ, но и количество тактов, необходимое для выполнений той или иной команды. Один путь увеличения быстродействия- уменьшение числа выполняемых АЛУ команд, другой путь- использование нескольких блоков АЛУ.

Регистры процессора

Ячейки очень быстрой памяти и служат для временного хранения различных кодов, адресов, служебных кодов. Чем больше регистров- тем лучше.

Разрядность регистров и АЛУ называется внутренней разрядностью процессора.

К назначению внутренних регистров существует два подхода:
Первый- каждому регистру отводится строго определенная функция. Это упрощает организацию процессора и уменьшает время выполнения команды, но снижает гибкость системы.
Второй- все регистры- равноправие. При этом достигается наибольшая гибкость системы, но необходимо усложнять процессор.

Регистр признаков (регистр состояний)- это слово состояния процессора (ССП, PSW). Каждый бит этого слова (флаг) содержит информацию о результате предыдущей команды. Есть бит нулевого результата, который устанавливается в том случае, когда результат выполнения команды- нуль.

Схема управления прерываниями

Отрабатывает поступающий запрос прерыванием, определяет адрес начала программы обработки прерывания, обеспечивает переход к этой программе и сохраняет в памяти (или стеке) текущее состояние регистров процессора. По окончании программы обработки прерывания, процессор возвращается к прерванной программе с восстановленным из памяти (или стека) значением внутренних регистров.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: