Тема : Система команд мікропроцесора

Третій рівень формалізації описання роботи мікропроцесора – це мова команд – тобто строга послідовність мікрокоианд, що записується в пам’яті МП.

Тобто, команда, це слово, або набір слів, які дешифруються ПК з допомогою ПЗП або ПЛМ в послідовність мікрокоманд. Звідси витікає, що будь-який процесор має строго фіксований і обмежений набір команд, який є характерним для данного процесора.

Будь-яка мікрокоманда характеризується своїм форматом. Під форматом мікрокоманди розуміється її протяжність та призначення кожного біта або їх групи.

Команди, також мають свій фіксований формат. (Протяжність мікрокоманди – це стандартна для данного процесора кількість біт в слові АЛП). В залежності від протяжності команди, вона може складатися з одного, двох, та трьох слів.

Формат пам’яті мікропоцесорної системи також тісно пов’язаний з довжиною слова. Тому при зберіганні таких команд відповідно використовується адресний простір та пам’ять. Якщо, наприклад, команда складається з трьох слів, а використовується з послідовною адресацією, то для зберігання такої команди використовуються три послідовні адреси. Для того, щоб таку команду вибрати з пам’яті, необхідно мати спеціальні засоби, щоб забезпечити її представлення в ПК як єдине ціле.

Структура команд повністю залежить від структури мікропроцесора, але незалежно від типу процесора прийнято вважати, що однослівні команди повністю складаютья з коду операції. Двослівні команди складаються з коду операції та однослівного операнда DN (N – кількість розрядів в слові). Трислівні команди також складаються з двох частин: перша частина – код операції, а друга – адреса, або двослівний операнд D2N.

Викортстовуємі типи команд тісно пов’язані з внутрішньою організацією та алгоритмом функціювання мікропрограмного автомата ПК процесора, та внутрішньою системою синхронізації.

МП система функціонує синхронно з частотою тактових сигналів зовнішнього генератора. В залежності від типу мікропроцесорів використовується одно- або двохфазна синхронізація. Незалежно від цього в мікропроцесорних системах використовуються більш тривалі інтервали часу, ніж тактовий інтервал зовнішнього генератора. Одним з таких інтервалів є машинний цикл – це інтервал, протягом якого МП звертається до пам’яті або пристрою вводу-виводу. Машинний цикл (МЦ) складає тільки частину циклу команди. На початку кожного МЦ на одному з виходів МП з’вляється сигнал синхронізації він передається по лінії шини керування в ОЗП або пристрої вводу-виводу і “сповіщає” про початок нового МЦ, в результаті чого досягається узгодження в часі зовнішніх пристроїв з роботою МП.

Цикл команди – це інтервал часу, необхідний для виборки з пам’яті команди, та її виконання. Він складається з 1-5 машинних циклів. Їх конкретне число залежить від складності операції, яка виконується в данній команді і дорівнює числу звернень МП до пам’яті. Тривалість виконання команди визначається кількістю тактів в циклі команди та тривалістю такту.

t

T 2T 3T 4T T 2T 3T T 2T

1^й МЦ 2^й МЦ 3^й МЦ

Цикл команди

Виборка команди Вик. ком.

Мал.1

Протягом циклу команди, що ділиться на дві фази, робота МП виконується в такій послідовності. Пристрій керування задає початок чергового циклу шляхом формування сигналу, по якому число, що знаходиться в лічильнику команд, відправляється в буферний регістр адреси і через нього направляється в ЗП, де дешифрується. Після приходу від МП сигналу керування RD з елемента пам’яті, що знаходиться по вказаній адресі, зчитується слово команди, яке подається по шині данних в буферний регістр данних, а потім в пристрій керування, де дешифрується з допомогою кода операції. Ця послідовність операцій називається фазою виборки. За нею слідує виконавча фаза, в якій пристрій керування формує послідовність сигналів, необхідних для виконання команди. За цей час число, що знаходиться в лічильнику команд, збільшується на 1 і формується адреса команди, що стоїть слідом за виконуємою. Вона зберігається в лічильнику до приходу сигналу, що задає початок чергового циклу команди.

Самим низьким рівнем, який дозволяє описувати роботу цифрових пристроїв – це рівні логічних станів їх входів та виходів – таблиці станів.

Наступним рівнем є спосіб описання – це мова значень вхідних та вихідних сигналів, що складають мову мікрокоманд, та записуються 16-річними кодами.