Mikroprocesory - budowa, zastosowania.

Mikroprocesor to procesor wykonany w technologii LSI (mikroprocesor 8-bitowe), VLSI (mikroprocesor 16-bitowe i 32-bitowe) lub ULSI (mikroprocesor 64-bitowe).

Budowa:

Na procesor składają się głównie:

• układ sterowania,

• jednostka arytmetyczno - logiczna, zw. arytmometrem,

• zespół rejestrów: rejestr rozkazów, licznik rozkazów, akumulatory i inne.

Procesor wykonuje kolejne cykle rozkazowe, pobierając rozkazy i dane bezpośrednio z pamięci operacyjnej.

Pamięć operacyjna składa się z komórek ponumerowanych kolejnymi liczbami naturalnymi. Komórka jest ciągiem bitów, które można sobie wyobrazić jako miejsca, gdzie można wpisać 0 lub 1. Do komórek pamięci można więc wpisywać informacje w postaci zer i jedynek. Można również pobierać informacje tam zapisane. Numery komórek nazywane są adresami.

Zawartość pamięci może być odczytywana jedynie za pośrednictwem dwóch związanych z nią rejestrów: rejestru adresowego pamięci oraz rejestru buforowego pamięci (rys. 1). To samo dotyczy operacji zapisywania do pamięci. Przy odczytywaniu z pamięci do rejestru buforowego pobierana jest zawartość tej komórki pamięci, której adres znajduje się w rejestrze adresowym. Przy zapisie zawartość rejestru buforowego jest wpisywana do komórki o adresie z rejestru buforowego.

Rys. 1. Schemat pamięci operacyjnej (mem) oraz rejestru adresowego (ar) i buforowego (br) pamięci.

W pamięci umieszczane są programy oraz dane dla nich.

Arytmometr wykonuje rozkazy na danych umieszczonych w rejestrach z nim związanych. Mogą to być na przykład rozkazy dodawania liczb lub też rozkazy logiczne, takie jak iloczyn lub suma logiczna ciągów zer i jedynek. Wynik działania arytmometru pozostaje w jednym z jego rejestrów.

Poza wymienionymi wyżej rejestrami związanymi z pamięcią oraz arytmometrem w procesorze istnieją także takie, które sterują przebiegiem jego pracy. Kluczową rolę pełnia tu: rejestr rozkazów oraz rejestr zwany licznikiem rozkazów. W pierwszym pamiętany jest rozkaz aktualnie wykonywany przez komputer, w drugim - adres komórki pamięci, w której znajduje się następny rozkaz do wykonania.

Lista rozkazów mikroprocesora składa się zwykle z rozkazów arytmetycznych, logicznych, przesłań, rozkazów skoku, zatrzymania, we / wy oraz wywołania podprogramu.

Przykładowy mikroprocesor

Budowa przykładowego mikroprocesora - oznaczenia według rysunku 2

ALU - arytmometr, jednostka arytmetyczno - logiczna (ang. Arithmetical - Logical Unit) współpracuje z rejestrami, realizuje operacje arytmetyczne oraz logiczne

@A, @B - rejestry, akumulatory (ang. Register) służą do przechowywania argumentów oraz wyników operacji

pc - licznik rozkazów (ang. Program Counter) wskazuje adres komórki pamięci, gdzie umieszczony jest kolejny rozkaz do wykonania

ir - rejestr instrukcji (ang. Instruction Register), w rejestrze tym dekodowana jest każda kolejna instrukcja pobrana z pamięci operacyjnej

or - rejestr operanda (ang. Operand Register) jest wykorzystywany do obliczania operanda

rr - rejestr żądań (ang. Request Register), w tym rejestrze zapisywana jest informacja, która może być wykorzystywana przez program do podejmowania odpowiednich decyzji

sr - rejestr stanu (ang. State Register) zawiera informacje o stanie komputera po wykonaniu kolejnego rozkazu.

Strzałki na rysunku wskazują dopuszczalny kierunek przepływu informacji.

Zastosowanie:

Cały sprzęt PC, sprzęt sieciowy i telekomunikacyjny, komputery laboratoryjne, osprzęt linii technologicznych, elektronika motoryzacyjna, niezliczone aplikacje domowe opierają się na mikroprocesorach.

• Układ procesorowy w pralce automatycznej - zakodowane wszystkie cykle - prania, wirowania etc.

• Zmywarka- to samo

• TV - sterowanie, obsługa pilotem, wybór kanałów na TV/pilocie …etc…

Przodującymi producenci typowych mikroprocesorów: Intel, Motorola, MOS Technology

2

---