Блок-схема микрокомпьютера Word
Обновлено: 21.11.2024
Микропроцессор является основным компонентом микрокомпьютера. Предком микрокомпьютера был компьютер. Это устройство было реализовано с использованием различных технологий, которые со временем стали доступны благодаря развитию электронных компонентов. Внедрение полупроводников и интегральных схем привело к быстрому развитию электроники, а вместе с ней и компьютеров. Ядром компьютера является процессор. Реализацией процессора в интегральной схеме является именно микропроцессор.
Основная идея работы компьютера была разработана математиком фон Нейманом в межвоенный период. Предложенная им структура называется трехшинной структурой. Современные микрокомпьютеры также выполнены в этой структуре. Важным компонентом микроЭВМ является микропроцессор МП. Это последовательная логика, для работы которой требуется тактовый сигнал CLK ( Clock ). Остальные блоки микрокомпьютера — это ПЗУ, ОЗУ и схемы ввода/вывода (WE/WY).
Блок-схема микрокомпьютера
ПЗУ
Память ПЗУ (Read Only Memory) обычно включает в себя программу, по которой микропроцессор работает или, по крайней мере, начинает свою работу. Поэтому эту память часто называют памятью программ. Программа представляет собой запись последующих инструкций, выполняемых микропроцессором. Инструкции представляют собой двоичные слова и должны быть частью набора инструкций микропроцессора. Набор инструкций микропроцессора определяет т. н. список заказов.
ОЗУ
ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) предназначено для хранения как входных данных, промежуточных результатов, так и конечных результатов работы микропроцессора (расчетов). Таким образом, он используется в простых микрокомпьютерах, используемых для управления и работы по статической программе. Такие микроЭВМ выполнены в виде интегральной схемы и называются микроконтроллерами. Универсальные ЭВМ, предназначенные для выполнения различных программ — микрокомпьютеры типа ПК (человек! компьютер) также используют оперативную память для сохранения программы. В то время как микроконтроллеры довольствуются небольшим объемом оперативной памяти, микрокомпьютеры должны иметь ее как можно больше.
Системы ввода-вывода
Системы ввода-вывода обеспечивают связь с окружающей средой. Их можно использовать для ввода данных и программ, а также для представления результатов работы микрокомпьютера или управления внешними устройствами. Для систем ввода/вывода через т.н. к интерфейсу подключены внешние устройства.
Шина данных
Шина данных используется для передачи команд (из памяти программ в микропроцессор) и данных. Для получения максимально возможной скорости работы микрокомпьютера эта шина реализована в параллельном виде. Каждый передаваемый бит узла имеет строку (line). Количество линий данных зависит от возможностей микропроцессора. Ширина шины (количество строк данных) кратна числу 8. Это позволяет передавать состояния байтов (
Примечание: даже байты соответствуют количеству байтов на внешнем терминале на шине. Нечетные байты соответствуют младшим байтам на внешней шине.
Карта памяти 68000
Адрес слова: n
1 Длинный w or d ( 3 2 b it s )
W or d a dd re ss: n + 4
Байт + 1 Байт + 2
Адрес слова: n + 2
Байт эн + 4 и т. д.
Сканирование длинных слов возможно по любому адресу
68000 режимов адресации
Прямой регистр данных
Прямая регистрация адреса
EA = (следующие два слова)
Косвенный регистр Postincrement
Косвенный регистр предварительного декремента
Зарегистрировать непрямую связь со смещением
Непрямая регистрация с индексом и смещением
EA = (An), An ` An + N
An ` An - N, EA = (An)
Относительно ПК со смещением
Относительно ПК с индексом и смещением
Подразумеваемая регистрация CCR, SR, USP, SSP, ПК
EA = CCR, SR, USP, SSP, PC
Примечания:EA = эффективный адресAn = адресный регистрDn = регистр данныхXn = адрес или регистр данных, используемый в качестве регистра индексаCCR = регистр кода состоянияSR = регистр состоянияUSP = указатель пользовательского стекаSSP = указатель стека супервизора
указатель стека и размер операнда — байт, N = 2, чтобы указатель стека оставался на границе слова.)
Прямой регистр данных
Инструкция: MOVE.B D0,D3
Зарегистрируйте ContentsBefore. Д0. 10204ФФФ. Д3. 1034F88A
После. Д0. 10204ФФФ. Д3. 1034F8FF
Только b it s 0–7 влияет
Прямая регистрация адреса
Инструкция: MOVEA.L A3,A0
После: A0. 0004F88A А3. 0004F88A
Перейти в платное платье зарегистрироваться
3 2-битных параметра удалены
После: 000800 00 000801 00 000802 00 000803 1E
3 2 – 2 – размер операций на четырех ступенях
c on secu tive by teloc t io n s
Режим назначения абсолютно короткий
Источник добавочный режим немедленно
После: 08F000 1E
Адрес назначения является абсолютно длинным
Размер операций в байтах
Инструкция: MOVE.L D0,(A0)
После: 001000 10 A0 00001000 001001 43 D0 1043834F 001002 83 001003 4F
A0 содержит е
Адрес местонахождения
Длинное слово пишется на грузе $ 0 0 1 0 0 0
A0 не меняет
Косвенный адрес Postincrement
Инструкция: MOVE.W (A5)+,D0
Этот обучающий модуль построен на базе модуля микроконтроллера под названием MicroStamp11. Модуль MicroStamp11 — это действительно компьютер. Итак, давайте кратко поговорим о компьютерах. Компьютер — это машина, которая вычисляет. Микрокомпьютер — это компьютер, интегрированный в очень большую интегральную схему (VLSIC). Существуют всевозможные микрокомпьютеры, но одним из важных классов микрокомпьютеров являются микроконтроллеры. Микроконтроллер — это микрокомпьютер, специально разработанный для своевременного взаимодействия с различными типами устройств во внешнем мире.
Все компьютерные системы характеризуются одними и теми же основными элементами. Это верно как для больших компьютеров, таких как ноутбук, так и для небольших встроенных процессоров, таких как MicroStamp11. Рисунок 1 представляет собой блок-схему типовой компьютерной системы. На этом рисунке показано, что компьютер состоит из центрального процессора (ЦП), часов, памяти и периферийных устройств или устройств ввода-вывода (I/O). Все эти подсистемы взаимодействуют через шину ЦП .
Шина ЦП — это, по сути, пара проводов, к которым подключены все подсистемы. Как правило, только одна пара устройств может общаться друг с другом одновременно, поэтому связь по шине должна быть скоординирована, чтобы предотвратить конфликты сообщений. Эта координация часто выполняется центральным процессором.
Центральный процессор (CPU) выполняет инструкции, содержащиеся в памяти. Эти инструкции выполняются со скоростью, определяемой часами компьютера. Инструкции, содержащиеся в памяти, являются исходными в компьютерной программе, загруженной в память компьютера.
Вычислительная память организована в виде битов. Бит — это отдельная цифровая переменная со значением нуля или единицы. Биты группируются в байты, состоящие из восьми битов. Биты также организованы как слова. Количество битов в слове часто зависит от конкретного микрокомпьютера, обычно это 16 или 32 бита на слово.
Для выполнения программы процессору требуется доступ к двум разным типам памяти. В микроконтроллерах используются два типа памяти. Это постоянная память (ПЗУ) и оперативная память (ОЗУ).
В микроконтроллере постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) используется для хранения постоянных программ и данных. Многие микроконтроллеры используют стираемую программируемую постоянную память (EPROM) или электрически стираемую программируемую постоянную память (EEPROM) для хранения программ. EPROM и EEPROM являются энергонезависимой памятью. Это означает, что после записи данные остаются в памяти даже при отключении питания от устройства. Поэтому, если вы загрузите программу в EEPROM, а затем удалите батарею из вашей компьютерной системы, загруженная вами программа останется там. Таким образом, при следующем включении системы программа уже будет готова к выполнению.
Оперативная память или ОЗУ используется для временного хранения данных и инструкций. Оперативная память похожа на блокнот, в котором хранятся переменные, которые может генерировать выполняющаяся программа. В отличие от EEPROM, оперативная память энергозависима, поэтому при отключении питания от модуля все, что хранится в ОЗУ, теряется.
В дополнение к ЦП и памяти компьютеры имеют периферийные устройства или устройства ввода-вывода (I/O). Эти устройства используются для передачи информации в компьютер и из него. Существуют различные устройства ввода/вывода. Обычными устройствами ввода являются клавиатуры, датчики, такие как цифровые термометры, датчики положения или потенциометры. К устройствам вывода относятся видеодисплеи, ЖК-дисплеи (жидкокристаллические устройства), серводвигатели или просто одиночный светодиод (светоизлучающий диод).
ЦП может получить доступ к периферийному устройству, отправив запрос устройству по шине ЦП и ожидая ответа. Однако в микроконтроллерах устройства ввода-вывода напрямую отображаются в ОЗУ. Это означает, что микроконтроллер может получить доступ к устройству ввода-вывода, просто прочитав или записав в ячейку памяти в ОЗУ. Мы часто называем это вводом-выводом с отображением памяти или прямым доступом к памяти DMA. Ввод-вывод с отображением памяти — это функция, которая отличает микроконтроллеры от обычных микрокомпьютеров. Микроконтроллеры имеют богатый набор подсистем, облегчающих связь с внешними модулями. Некоторые микроконтроллеры имеют встроенные интерфейсы последовательной связи, а многие устройства имеют внутренние аналого-цифровые преобразователи. В результате общая компьютерная архитектура, показанная на рисунке 1, может быть адаптирована для микроконтроллера.Эта специализированная архитектура микроконтроллера показана на рисунке 2. На этом рисунке мы видим, что микроконтроллер имеет больше периферийных устройств, чем обычный компьютер. Более того, мы видим, что периферия подключена своей отдельной шиной DMA к оперативной памяти. Эта архитектура освобождает ЦП от необходимости координировать трафик шины, генерируемый периферийными устройствами.
Микропроцессор — это блок управления микрокомпьютера, выполненный на небольшой микросхеме, способной выполнять операции АЛУ (арифметико-логического устройства) и обмениваться данными с другими подключенными к нему устройствами.
Микропроцессор состоит из АЛУ, массива регистров и блока управления. АЛУ выполняет арифметические и логические операции над данными, полученными из памяти или устройства ввода. Массив регистров состоит из регистров, обозначенных такими буквами, как B, C, D, E, H, L, и аккумулятора. Блок управления управляет потоком данных и инструкций внутри компьютера.
Блок-схема базового микрокомпьютера
Как работает микропроцессор?
Микропроцессор следует последовательности: получение, декодирование и выполнение.
Изначально инструкции хранятся в памяти в последовательном порядке. Микропроцессор извлекает эти инструкции из памяти, затем декодирует их и выполняет эти инструкции до тех пор, пока не будет достигнута команда STOP. Позже он отправляет результат в двоичном виде на выходной порт. Между этими процессами регистр хранит временные данные, а АЛУ выполняет вычислительные функции.
Список терминов, используемых в микропроцессоре
Вот список некоторых часто используемых терминов в микропроцессоре —
Набор инструкций — это набор инструкций, которые может понять микропроцессор.
Пропускная способность — это количество бит, обрабатываемых в одной инструкции.
Тактовая частота — определяет количество операций в секунду, которые может выполнять процессор. Она выражается в мегагерцах (МГц) или гигагерцах (ГГц). Она также известна как тактовая частота.
Типы данных. Микропроцессор имеет несколько форматов типов данных, таких как двоичные, двоично-десятичные, ASCII, знаковые и беззнаковые числа.
Возможности микропроцессора
Вот список некоторых наиболее важных функций любого микропроцессора.
Экономичность — микропроцессорные чипы доступны по низким ценам, что обеспечивает их низкую стоимость.
Размер — микропроцессор представляет собой микросхему небольшого размера, поэтому он портативный.
Низкое энергопотребление. Микропроцессоры производятся с использованием технологии металлооксид-полупроводник, которая имеет низкое энергопотребление.
Универсальность. Микропроцессоры универсальны, поскольку мы можем использовать один и тот же чип в ряде приложений путем настройки программного обеспечения.
Надежность. Частота отказов ИС в микропроцессорах очень низкая, поэтому она надежна.
Читайте также: