sisteme de procesoare Unitatea de Invatare 2

7/29/2019 sisteme de procesoare Unitatea de Invatare 2

1/9

Arhitectura microprocesoarelor

14

OBIECTIVELE unitii de nvare nr. 2

Principalele obiective ale Unitii de nvare nr. 2 sunt:

Familiarizarea cu arhitectura microprocesoarelor deuz general de tip CISC

Tipuri de registre Prezentarea unitii aritmetice de procesare, a

unitii de control a adresrii memoriei i a unitiide control

Organizarea memoriei

Modul de transmisie a datelor la unitatea logico-aritmetic

2. STRUCTURA UNUI NUCLEU DE MICROPROCESOR DE UZ

GENERAL, CISC

Un microprocesor are dou funcii de baza: de comandi de prelucrare.

2.1.Pasul 1 de detaliere: registrul de date i registrul de adrese

Memoria interna a sistemului microcalculator reprezint o parte componenta esenial aacestuia. Ea este utilizat pentru memorarea programelorexecutate de ctre microprocesor, ipentru vehicularea datelor i rezultatelor diferitelor operaii efectuate. Denumit memorie

principala a sistemului, capacitatea sa depinde de tipul microprocesorului utilizat. Transferuldatelor ntre componentele sistemului se realizeaz prin magistrala de date care interconecteaz

aceste componente (Fig. 2.1). Magistralele sunt grupuri de interconexiuni cu functii similare careleag diverse seciuni ale unui sistem microprocesor.

Fig2.1Modul de comunicare a blocurilor component ale unui microprocessor


2/9


15

RD registru de date:- registru fizic- bidirecional- dimensiunea este dat de marimea magistralei de date

RA registru de adrese- registru fizic

- unidirecional- dimensiunea este dat de capacitatea hrii memoriei

2.2.Pasul 2 de detaliere: registrele generale

Registrele generale sunt utilizate pentru pstrarea temporar a datelor n vederea efecturii deoperaii aritmetico-logice; pot fi utilizate i pentru adresarea memoriei i a porturilor deintrare/ieire. Este zona de memorie cea mai rapid accesibil.

Fig2.2Semnale de comandi selecie a registrelor generaleSelectarea registrului de uz general desemnat de o instruc iune este facut prin seciunea de

control ( Fig.2.2 ).Numrul i dimensiunea registrelor generale constituie un criteriu de performan.

2.3. Pasul 3 de detaliere: unitatea aritmetic de procesare

Unitatea aritmetic de procesare (Figura 2.3) are rolul de a executa instruciunile transmisepe magistral. Componentele principale ale sale sunt: registre generale, registre pentrumemorarea operanzilor, unitatea aritmetico-logici registrul indicator de stare i control.

Pentru ca microprocesorul s poat citi codul instruciunii urmtoare trebuie s genereze oadres care va fi pstrat n memorie pn cnd din celula selectat pe baza adresei va putea ficitit data cerut.


3/9


16

Unitatea aritmetic i logic (UAL) este circuitul care prelucreaz informaia cu ajutoruloperaiilor aritmetice i logice (*,+ I, SAU, SAU EXCLUSIV, etc.). Deoarece UAL este uncircuit combinaional, rezult necesitatea unor registre de memorare temporar pentru cei doioperanzi din interfaare, precum i pentru rezultatul de la ieirea acestuia. Cuvntul rezultat nurma prelucrrii este de obicei ncrcat n registrul acumulator. Comenzile necesare ncrcriioperanzilor, execuiei operaiei n UAL, ncrcrii rezultatului operaiei sunt date de ctre

unitatea de control i sincronizare a microprocesorului prin magistrala intern de control.

Fig2.3Unitatea aritmetic de procesare, semnale de comandi selecie utilizateDeplasarea biilor la stnga, prin carry (C) este prezentat n figura de mai jos. n primul caz

se introduce 0 n spaiul rmas liber, valoarea flagului C nu este parte a rezultatului, dar flagul Crecepioneaz o copie a bitului care a fost deplasat de la un capt la altul. n al doilea caz seintroduce valoarea aflat n C la acel moment la bitul rmas liber.

Fig2.4Deplasarea la stnga prin carry (C) a) valoarea indicatorului C nu este parte a rezultatuluib) valoarea indicatorului C este parte a rezultatului


4/9


17

2.4.Pasul 4 de detaliere: unitatea de control a adresrii memoriei

- funcia este de a furniza adresele fizice pentru memorie

- furnizarea adreselor fizice pentru instruciuni: - adresa instruciunii

urmtoare dintr-o secven; adresa fizic a unei instruciuni de salt

- furnizarea adreselor fizice pentru date

Fig2.5Arhitectura unitii de control a adresrii memoriei

Organizarea liniar a memoriei

Unitatea de memorie are o organizare liniar, constnd n celule de stocare a informaiei, alcror coninut poate fi manipulat prin specificarea adresei celulei date. Adresa ia valori cuprinse

ntre 0-2m-1, unde m este numrul de ranguri binare ale registrului de adrese.

- adresa fizic este atribut de arhitectur

PC (Program Counter) - registrul special care pstreaz adresa urmtoarei instruciuni- funcia de baz este de a parcurge tabloul de adrese n mod cresctor


5/9


18

(PC) AF instruciune curent

RI - registru de pstrare a instruciunii curente

Fig2.6Organizarea liniar a memorieiStiva

- zon speciala a memoriei, n care se stocheaz informaia pe perioada execuiei uneisubrutine, sau tratrii unei ntreruperi. Se pot folosi instruciunile complementare PUSHrs i POP rd.

- SP - stack pointer - registrul indicator de adres al stivei programului

(SP) AF bazstiv

(SP) AF a vrfului stivei curente

Fig2.7Modul de lucru cu stiva- IX registre index n care se nregistreaz adresa fizic a bazei unui tablou


6/9


19

(IX) AF baztablou

- elementele tabloului sunt accesate n interiorul tabloului prin adresa relativa (disp)

AF element din tablou (IX) + disp

2.5.Pasul 5 de detaliere: unitatea de control al microprocesorului

O funcie important a unitii de control este aceea de a decodifica i executa instruciunileprogramului pe baza cruia funcioneaz ntregul sistem.

Funciile Unitii de Control al Microprocesorului sunt:- desfaurarea n spaiu;- desfaurarea n timp.

Fig2.8Formatul instruciunilor

Desfurarea n timp poate fi:- cicluri main intervalul corespunztor efecturii unei operaii de baz;- stri = perioada de tact a microprocesorului;

Exemplu: Fie un microprocesor CISC cu urmtoarele caracteristici:- organizarea memoriei este linir;- memoria de date este reprezentat pe 1 octet;- adresa fizic este pe 2 octei;- registrele generale sunt pe 1 octet;

S se realizeze adunarea ntre dou date din memoria de date iar rezultatul se va

nregistra n registrul acumulator

(A) ((R1) (R2)) + ((R3) (R4))

1. 1.1. (RA) (PC)READ


7/9


20

1.2. (PC) (PC) + 1

1.3. (RD) ((RA))

1.4. (RI) (RD)1.5. decodificare

2. 2.1. (RA) (R1) (R2)READ

2.2. (RD) ((RA))2.3. (A) (RD)

3. 3.1. (RA) (R3) (R4)READ

3.2. (RD) ((RA))

3.3. (A) (RD) + (A)

n tabelul 2.1 este prezent influena instruciunilor asupra semnalelor de comand pentrublocurile UCP

2.6. Semnale de comand pentru blocurile Unitii Centrale de Procesare

Fig2.9Semnale de selecie generate de unitatea de control i sincronizare


8/9


21

Tabelul 2.I. Semnalele de selecie generate n timpul efecturii fiecrui pas pentru execuia adunarii

prezentai n exemplul de mai sus

2.7. Transmiterea datelor la Unitatea Logico - Aritmetic

Una dintre cele dou intrari n ALUeste ntotdeauna conectat la un registru de uz general,denumit acumulator, care deci va furniza unul dintre operanzii oricrei operaii aritmetice saulogice. n acumulator se va transfera rezultatul operaiei efectuate n ALU. Astfel, operandul aflatiniial n acumulator se va pierde. Unele operaiile specifice se pot efectua direct cu coninutulacumulatorului (Fig 2.10a). Pentru memorarea temporar a operanzilor (n cazul efecturiioperaiilor care necesit doi operanzi), se prevede un registru de date temporar( Fig. 2.10b)

Fig2.10Unitatea logico-aritmeticSubiecte de evaluare a cunotinelor

1. Care este registrul pentru memorarea adresei instruciunii?2. Cum se realizeaz trecerea la urmtoarea instruciune n timpul execuiei unui program?3. Rolul Unitii de comandi control?


9/9


22

4.S se realizeze scderea ntre dou date din memoria de date iar rezultatul se vanregistra n registrul acumulator

(A) ((R1) (R2)) - ((R3) (R4))

sisteme de procesoare Unitatea de Invatare 2

Documents

Transcript of sisteme de procesoare Unitatea de Invatare 2