Мікропроцесор В1801ВМ1 архітектура і система команд

Інформатика, програмування

Московський Інститут електроніки та математики

(технічний університет)

Кафедра ІТАС

РЕФЕРАТ по курсу: «ЕОМ і периферійні пристрої» на тему: Мікропроцесор В1801ВМ1 його структура і система команд.

Виконав: студент групи АП-41

Волков А. А.

МОСКВА 1998

Структура мікропроцесора В1801ВМ1

Однокристальний 16-розрядний мікропроцесор К1801ВМ1 призначений длявиконання наступних функцій:

1. обчислення. адрес операндів і команд.

2. обмін інформацією з іншими пристроями, підключеними до системної магістралі;

3. обробка операндів;

4. обробка переривань від клавіатури і пристроїв користувача, підключених до гнізда порту вводу-виводу.

Процесор є єдиним активним пристроєм мікроЕОМ,керуючим циклами звернення до системної магістралі і обробляютьпереривання від пасивних пристроїв, які можуть надсилати або отримуватиінформацію тільки під управлінням процесора.

Мікропроцесор К1801ВМ1 працює в БК з тактовою частотою 3 Мгц імістить наступні основні функціональні блоки:

5. 16-розрядний операційний блок, що служить для формування адрес команд та операндів, виконання логічних і арифметичних операцій, зберігання операндів і результатів;

6. блок мікропрограмного управління, що виробляє послідовність мікрокоманд, Відповідну коду прийнятої машинної команди. Цей блок побудований на базі програмованої логічної матриці (ПЛМ). містить 250 логічних творів;

7. блок переривань, що організує пріоритетну систему переривань

(прийом і попередня обробка зовнішніх і внутрішніх запитів на переривання);

8. інтерфейсний блок, що забезпечує обмін інформацією між мікропроцесором ром і іншими пристроями, підключеними до системної магістралі. Цей же, блок здійснює арбітраж при операціях прямого доступу до пам'яті, формує

9. послідовність. керуючих сигналів:

10. блок системної магістралі, що зв'язує внутрішню магістраль однокристальної мікропроцесора з зовнішньої, керуючий підсилювачами прийому та передачі інформації на суміщені висновки адрес і даних;

11. схема тактірованія, що забезпечує синхронізацію роботи внутрішніх блоків мікропроцесора.

Система команд, реалізована в ПЛМ блоку мікропрограмного управліннямікропроцесора К1801BM1, співпадає з системою команд найбільшпоширених вітчизняних міні-і мікро-ЕОМ типу «Електроніка 60» (ДВК-
2. 3, 4 і т.п.) і практично аналогічна прийнятої для комп'ютерів серії
DEC. Передбачено також ряд спеціальних команд, призначених для роботиз системним ПЗУ К1801РЕ1.

Сигнали AD0-AD15 представляють собою адреси і дані, що передаються посполученою системної магістралі. Передача адрес і даних по одним і тимж лініях зв'язку забезпечується шляхом поділу цих операцій у часі.

Група сигналів SYNC, DIN, DOUT, WTBT, RPLY служить для управлінняпередачею інформації з системної магістралі:

12. SYNC-виробляється процесором як вказівка, що адреса знаходиться на висновках системної магістралі, і зберігає активний рівень до закінчення поточного циклу обміну інформацією;

13. RPLY-виробляється пасивним пристроєм у відповідь на сигнали DIN і

DOUT. При відсутності сигналу RPLAY (тобто коли вбрання пристрій-регістр або комірка пам'яті - не відповідає) процесор відраховує 64 такту сінхрогенератора і потім відпрацьовує переривання по зависання (вектор 4);

14. DIN-призначений для організації введення даних (коли мікропроцесор під час дії сигналу SYNC готовий прийняти дані від пасивного пристрої) і ввести адресу вектора переривання (DIN виробляється спільно з сигналом IAK0 при пасивному рівні

SYNC);

15. DOUT-означає, що дані, які видає мікропроцесором, встановлені на висновках системної магістралі;

16. WTBT-вказує на роботу з окремими байтами і виробляється при зверненні за непарним адресою (операнд - старший байт) або при відпрацюванні байтових команд.

Сигнал VIRQ є запитом на переривання від зовнішнього пристрою,інформує мікропроцесор про готовність пристрою передавати адресавектора переривання. Якщо переривання дозволено, то у відповідь на цей сигналпроцесор виробляє сигнали DIN і IAK0.

Сигнал IRQ1 забезпечує управління режимом «СТОП-ПУСК» процесора ззовнішнього перемикача. Низький рівень сигналу (активний) відповідаєрежиму «СТОП».

Сигнали IRQ2 і IRQ3 викликають переривання за фіксованими векторах 1008і 2708 відповідно (при переході з високого рівня в низький).

Сигнал надання переривання IAK0 процесор виробляє у відповідьна зовнішній сигнал VIRQ. Сигнал IAK0 передається по черзі, починаючи зпристрої з максимальним пріоритетом, ретранслюючи від одного пристроюдо іншого в порядку зменшення пріоритетів. Пристрій з найбільшимпріоритетом з числа виставили запит на переривання (сигнал VIRQ)забороняє подальше поширення сигналу IAK0, таким чином забороняючина час обробки даного переривання запити від пристроїв з тим же абобільш низьким пріоритетом. Однак пристрої з більш високим пріоритетомможуть перервати обробку повторним ( «вкладеним») перериванням.

Сигнал DMR виробляється зовнішнім активним пристроєм, що вимагаєпередачі йому системної магістралі (режим прямого доступу до пам'яті). У відповідьна нього процесор встановлює сигнал DMGO, що надає системнумагістраль зовнішнього пристрою з найвищим пріоритетом з числа замовилипрямий доступ (механізм реалізації пріоритетів - той же, що і дляпереривань). Цей пристрій припиняє подальше поширення сигналу
DMGO і виставляє сигнал SACK, що означає, що пристрій прямого доступу допам'яті (ПДП) може проводити обмін даними, незалежно від процесоравикористовуючи стандартні цикли звертання до системної магістралі.

Низький рівень сигналу BSY означає, що мікропроцесор починає обмінпо магістралі (тобто що вона зайнята для інших пристроїв). Перехід сигналуз низького рівня у високий вказує на закінчення обміну.

Сигнал аварії джерела живлення DCLO викликає установкумікропроцесора в початковий стан і поява сигналу INIT. Сигналаварії мережевого живлення ACLO викликає перехід мікропроцесора на обробкупереривання по збою харчуванні (високий рівень свідчить про нормальнемережевому напрузі).

Сигнал SEL1 ініціалізує звернення до регістру управління системнимизовнішніми пристроями, а сигнал SEL2 - до регістру порту вводу-виводу.
Напрямок обміну даними між мікропроцесором і регістрами визначаєтьсясигналами DIN або DOUT відповідно. Виставлення сигналу RPLY від цихрегістрів не потрібно. Тривалості сигналів SEL1 і SEL2 збігаються зтривалістю сигналу BSY.

Сигнал INIT є відповіддю мікропроцесора на сигнал DCLO івикористовується, як правило, для встановлення периферійної частини системи впочатковий стан.

Загальні характеристики мікропроцесора К1801ВМ1

Система команд мікропроцесора К1801ВМ1

Даний процесор містить 8 регістрів загального призначення (РОН, позначення вописі команд RN, де N = 0 .. 7) один внутрішній регістр стану процесора
PSW в якому задіяно 5 бітів, кожен з яких має свої імена:

17. C-біт переповнення

18. T-біт трасування

19. V-біт арифметичного переповнення

20. Z-біт рівності 0

21. N-біт негативного числа
Два регістра з РОН (R6 та R7) відповідають за наступні функції:

22. R6 (SP)-Покажчик стека

23. R7 (PC)-Лічильник команд.
При описі команд, використовуються наступні позначення:

24. «SS» - поле адресації операнда-джерела

25. «DD» - поле адресації операнда-приймача

26. «XXX» - зміщення (-128 ,...,+ 128; 8 біт)

27. «N» - число, 3 біта

28. «NN» - число, 6 біт

29. «(N)»-вміст комірки або регістра N

30. «S» - операнд-джерело

31. «D» - операнд-приймач

32. «R» - вміст регістра

33. «