Рассмотренные выше устройства являются основой архитектуры любого микропроцессора. В состав современных микропроцессоров, как правило, включается еще ряд дополнительных устройств, значительно расширяющих их функциональные возможности.

Стек - это устройство, предназначенное для специального хранения информации, которое часто называют стековой (магазинной) памятью. При такой форме организации памяти доступ к данным осуществляется без указания их адреса при помощи операций занесения и выборки. Первоначально, когда стек пуст, можно выполнить лишь операцию занесения. Заносить в стек можно неограниченное число элементов. Если в стеке есть элементы, то можно выполнять операцию выборки. Для выборки доступен только элемент, который был занесен

©

®

®

®

®

®

®

®

®

®

®

®

©

®

®

Рис. 2.9. Выполнение операций над стеком:

стек пуст (а); в стек занесены числа 1 (б), 2 (в) и 3 (г); из стека выбрано число 3 (5) и занесено число 4 (е); из стека выбрано число 4 (ж) и занесено

число 5 (3)

последним (рис. 2.9). Если в пустой стек последовательно помещать цифры от 1 до 9, то выборка их может быть произведена только в обратном порядке. После выборки первого элемента стека фиксируется состояние «Стек пуст». При попытке выбрать элемент из пустого стека фиксируется состояние «Ошибка».

Как правило, в микропроцессоре не предусматривается памяти для хранения элементов стека, для этой цели отводится определенная часть ОЗУ. В микропроцессоре содержится только лишь регистр - указатель, стека, в котором хранится адрес последнего элемента стека. Специальные схемы, входящие в состав МП, обеспечивают автоматическое увеличение или уменьшение адреса в указателе стека на единицу в зависимости от того, какая команда выполняется по отношению к стеку.

Мультиплексоры - это устройства, входящие в состав микропроцессора и обеспечивающие подключение

3-48 33

к одной шине нескольких независимых устройств (АЛУ, регистров). Каждый момент времени мультиплексор обеспечивает выход на шину только одного устройства. Выбор конкретного устройства осуществляется под воздействием управляющих сигналов, поступающих от УУ, На рис. 2.10 показан принцип построения мультиплексо-

Сигналы

управления

Шина данных от памяти

Шина данных от внешних устройств

Рис. 2.10. Принцип построения мультиплексора

ров при подключении нескольких устройств к входам АЛУ. Мультиплексор Ml обеспечивает подключение к входу А одной из трех шин - шины данных от памяти, от РОН и от аккумулятора. Через мультиплексор М2 на вход В подаются данные либо с шины внешних устройств, либо от аккумулятора.

Буферные регистры адреса и данных предназначены для временного хранения адресов и данных перед выдачей их на внешние устройства. Буферные регистры позволяют осуществлять с помощью магистральной шины обмен информацией между устройствами, входящими в состав микропроцессорной системы, что способствует сокращению числа выводов микропроцессора и подключаемых к нему внешних шин.

Накопительный (временной) регистр предназначен для временного хранения операндов или промежуточных результатов при выполнении арифметических и логических операций. Как правило, этот регистр используется только ОС и недоступен программисту.

Индексный регистр используется для некоторых видов косвенной адресации данных, при которых адрес операндов образуется путем сложения адреса, содержащегося Б команде, с содержимым индексного регистра. Такой

способ адресации дает возможность использовать одну и ту же команду программы для обработки данных из различных ячеек памяти только за счет изменения содержимого индексного регистра.

Регистр признаков (регистр условий) содержит набор одноразрядных признаков, которые отображают текущее состояние МП. Эти признаки являются основой для принятия решений электронной вычислительной машиной. Современные микропроцессоры обеспечивают фиксацию 5-7 признаков. Наиболее распространенными из них являются следующие признаки: переноса; переполнения; дополнительного переноса; нуля; знака; прерывания; четности.

Все биты регистра признаков доступны программисту и могут быть им использованы для организации разветвлений (условных переходов), циклических процессов, управления прерываниями и т. п.

Современной промышленностью выпускаются БИС микропроцессоров двух видов: с фиксированной разрядностью обрабатываемых слов (без возможности аппаратного наращивания разрядности) и «жестким» принципом управления и с возможностью аппаратного наращивания разрядности обрабатываемых слов (секционированные МП) и программируемым принципом управления.

В двух следующих параграфах будут рассмотрены структурные особенности этих типов микропроцессоров на примерах современных промышленных образцов.

2.3. Микропроцессор с «жестким» принципом управления

Типичным и наиболее распространенным микропроцессором с «жестким» принципом управления является МП КР580, выполненный на одном кристалле.

Интегральная микросхема КР580ИК80 представляет собой процессор, ориентированный на обработку 8-разрядных двоичных слов. Он может быть использован в микроэвм и других цифровых вычислительных устройствах. Структурная схема микропроцессора приведена на рис. 2.11. Описание назначения выводов микросхемы микропроцессора приведено в табл. 2.1.

Микропроцессор КР580ИК80 включает в свой состав следующие блоки: арифметическо-логическое устройство, устройство управления, аккумулятор, накопительный регистр, мультиплексор, шесть регистров общего назначения, обозначаемых буквами В, С, D, Е, Н, L, буфер ад-

3* 35