Микропроцессор и его основные технические характеристики

 

Микропроцессором называется функционально законченное программно управляемое устройство высокой степени интеграции, предназначенное для обработки информации и управления.

Различают следующие виды микропроцессоров:

1. Микропроцессоры общего применения (универсальные) – предназначены для выполнения широкого спектра задач.

2. Специализированные микропроцессоры – ориентируются на выполнение узких задач.

3. Однокристальные микропроцессоры.

По числу выполняемых команд микропроцессоры бывают:

1. С полным набором команд – CISC (Complex Instruction Set Computers).

2. С ограниченным набором команд - RISC (Reduce Instruction Set Computers).

Технические характеристики микропроцессора:

1) Разрядность шин (шина адреса (8 ¸ 64), шина данных (4 ¸ 64);

2) Быстродействие – это число команд (инструкций) за единицу времени (от сотен тысяч до сотен миллионов);

3) Тактовая частота (единицы кГц ¸ единицы ГГц);

4) Потребляемая мощность (1 ¸ 20 Вт);

5) Число источников питания (у ранних моделей до трех источников питания, у современных – один); напряжение (у ранних моделей: 12 В, у современных – около 1В);

6) Степень интеграции – это число условно активных элементов (транзисторов) на кристалле (от нескольких тысяч до нескольких миллионов).

Состав микропроцессорного комплекта КР580

 

Этот комплект содержит набор БИС относительно невысокого быстродействия с f=2, 5 МГц.

КР580ВМ80 – ЦП (8-разрядный).

КР580ВВ51 – программируемый последовательный интерфейс (универсальное синхронно-асинхронное программируемое приемно-передающее устройство последовательной связи).

КР580ВВ55 – программируемый параллельный интерфейс.

КР580ВИ53 – программируемый таймер (формирует программно управляемые временные задержки для синхронизации объектов управления).

КР580ВТ57 – программируемый контроллер прямого доступа к памяти (организует высокоскоростной обмен между памятью и ВУ).

КР580ВН59 – программируемый контроллер прерываний (обслуживает до 8 запросов на прерывание от внешних устройств).

КР580ГФ24 – генератор тактовых импульсов (формирует 2 последовательности тактовых импульсов).

КР580ВК28(38) – системный контроллер (формирует сигналы для управления различными устройствами).

КР580ВА86 – шинный формирователь (двунаправленный восьмиразрядный шинный формирователь с неинвертирующим выходом, высокой нагрузочной способностью и тремя состояниями).

КР580ВА87 – шинный формирователь (то же, но с инвертирующим выходом).

КР580ИР82 – буферный регистр (восьмиразрядный буферный регистр с неинвертирующим выходом и тремя состояниями).

КР580ИР83 – буферный регистр (то же, но с инвертирующим выходом).

КР580ВГ75 – программируемый интерфейс ЭЛТ (контроллер вывода информации из памяти МПУ на экран ЭЛТ).

КР580ВГ79 – программируемый интерфейс клавиатуры и дисплея (контроллер ввода/вывода для клавиатуры и дисплея).

КР580ВА93 – программируемый приемопередатчик (предназначен для использования в устройствах вычислительной техники, работает в четырех режимах).

КР580ВК91А – микропроцессорное управляемое устройство (предназначено для сопряжения МП и однокристальных микро-ЭВМ с линией коллективного пользования информационно-измерительной системы типа 2-ЛКП НИС-2).

 

Микропроцессор INTEL 8080 (KP580BM80A)

Технические характеристики микропроцессора:

1) Тактовая частота f=2, 5МГц;

2) Среднее быстродействие: 500000 операций в секунду;

3) Степень интеграции: 4500 транзисторов;

4) Разрядность:

- по шине данных: 8;

- по шине адреса: 16;

5) Число источников питания = 3 (+5В; -5В; +12В);

6) Температурный диапазон – стандартный -10 ÷ +70°С;

7) Число выводов: 40;

8) Пластиковый или керамический корпус;

9) Потребляемая мощность – не более 1, 25 Вт;

10) Число команд: 78 базовых команд с модификациями: 244 (максимальное число команд: ).

Внутренняя архитектура микропроцессора INTEL 8080 (его программно-логическая модель) представлена на рис. 1.

 

Рис. 1

 

Сигналы блока управления синхронизации делятся на входящие и исходящие.

Входящие сигналы:

1) С1, С2 - импульсы синхронизации, подключаются к выходам тактового генератора.

2) SR – системный сброс.

3) RDY – сигнал готовности, показывает, что внешнее устройство готово к работе с микропроцессором.

4) INT – запрос на прерывание, поступает от внешнего устройства или контроллера прерываний.

5) HLD – запрос на захват шины (шины данных).

Исходящие сигналы:

1) SIN – сигнал синхронизации, вырабатывается один раз за машинный цикл.

2) WT – сигнал ожидания.

3) DBIN – сигнал приема (считывается информация из внешних устройств и памяти).

4) WR – сигнал, управляющий записью.

5) INTA – разрешение прерывания.

6) HLDA – разрешение на захват шины – использование шины данных специальным контроллером для обмена информацией между памятью и внешними устройствами. Данный режим называется режимом прямого доступа к памяти.

 

А(8) - Аккумулятор (накопитель) – служит для временного хранения данных одного из операндов, а также результатов операций.

ВА(8) – Буфер аккумулятора – служит для временного хранения данных.

RG2(8) – Регистр2 – служит для временного хранения данных второго операнда.

ALU(8) – Арифметико-логическое устройство – служит для выполнения арифметических и логических операций. Данные (знаковые и беззнаковые) обрабатываются в ALU в двоичном коде. Отрицательные числа обрабатываются в дополнительном коде.

BDC(8) – блок десятичной коррекции – служит для преобразования из двоичного кода в десятичный.

RGF(8) – регистр флагов (признаков) – служит для идентификации состояния микропроцессора в любой момент времени. Содержит 8 триггеров, из них 5 – рабочие:

С – признак переноса из старшего разряда;

АС – признак дополнительного переноса (из разряда в );

S – флаг знака: если S = 1, то число отрицательное, если S = 0, то число положительное;

Р – флаг паритета (четности): если Р = 1, то число битов в слове четное, если Р = 0, то – нечетное;

Z – признак нуля. Устанавливается при получении нуля в АЛУ или в регистре.

RGC(8) – регистр команд – служит для временного хранения команды, поступающей из внешней памяти.

DC(8) – дешифратор команд – служит для декодирования команды.

CU – блок управления и синхронизации – служит для управления работой всех остальных устройств.

МС – мультиплексор – служит для объединения регистров в пары.

W', Z', B, C, D, E, H, L – регистры общего назначения – служат для временного хранения данных. W', Z' – программно не доступные регистры, остальные пары – программно доступны. Все регистры восьмиразрядные.

РС – программный счетчик – указывает адрес последующей выполняемой команды. Является шестнадцатиразрядным.

SP – указатель стека – это шестнадцатиразрядный реверсивный счетчик, указывающий адрес вершины стека, служит для организации прерываний. Стек – это часть оперативной памяти, в которую записывается служебная информация.

ADRRG – шестнадцатиразрядный адресный регистр – здесь формируется и хранится адрес обращения к внешнему устройству или памяти.

BADR – шестнадцатиразрядный буфер адреса – служит для временного хранения адреса перед выдачей его на шину данных.

 

Сверхоперативная память – это совокупность внутренних блоков микропроцессора для временного хранения данных: буфер данных, аккумулятор (накопитель), буфер аккумулятора, регистр 2 и регистры общего назначения.

Условное графическое обозначение микропроцессора Intel 8080 показано на рис.2.

 

рис.2

 

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться: