АЛУ

АЛУ выполняет первую функцию микропроцессора - обработку данных, их вычисление и перемещение.

Через два входа в АЛУ поступают данные, результаты которых передаются дальше через первый выход. В АЛУ может быть преобразовано одно или два слова данных.

Кроме данных на АЛУ поступают сигналы - преобразованные коды операторов программы (команды), указывающие, что необходимо делать с поступившими данными. Перечень команд, принимаемых в АЛУ, определяет возможности микропроцессора. Основные команды: СЛОЖИТЬ, ВЫЧЕСТЬ, ИНВЕРТИРОВАТЬ, И, ИЛИ, СДВИНУТЬ, УВЕЛИЧИТЬ НА ЕДИНИЦУ, УМЕНЬШИТЬ НА ЕДИНИЦУ.

Все эти команды реализуются двумя операциями АЛУ - сложением и сдвигом.

УУ

Вторая функция микропроцессора - управление машиной или выполнение программы, обеспечивается УУ с помощью дешифратора команд, преобразуемых в сигналы, поступающие на все узлы микропроцессора по линиям управления.

Кроме команд программы на УУ поступают от генератора тактовые импульсы, синхронизирующие работу микропроцессора.

Таким образом, УУ управляет процессами передачи и обработки информации в процессоре (принимает и расшифровывает команды и формирует последовательность управляющих сигналов, сигналов синхронизации и т.д.)

По способу построения УУ делятся на УУ с жесткой логикой и микропрограммные (со статическим или динамическим микро­програм­мированием), которые различаются в зависимости от вида микропроцессорной памяти.

Кроме перечисленных функций, УУ управляет внутренней шиной, то есть определяет какое устройство в данный момент времени может воспользоваться ею, так как к ней подключено множество устройств и необходим определенный порядок приема и передачи данных.

Регистры (рАк, бр, рс, ск, рк, ра, ус, рон)

Регистры - это устройства, представляющие собой отдельные ячейки внутренней быстродействующей памяти микропроцессора (локальная память). Они используются для временного хранения единицы информации (например, байта) при прохождении данных через блок микропроцессора. Количество и назначение регистров в реальных микропроцессорах различно, но восемь типов регистров практически встречаются всегда. Это

1. Регистр аккумулятор РАк.

2. Буферный регистр БР.

3. Регистр состояния РС.

4. Счетчика команд СК.

5. Регистр команд РК.

6. Регистр адреса РА.

7. Указатель стека УС.

8. Регистры общего назначения РОН.

Первые семь - регистры специального назначения (РСН).

1. Регистр аккумулятор (рАк).

Регистр аккумулятор - это главный регистр. Количество разрядов аккумулятора соответствует длине адресуемой ячейки, например 8 бит (8 разрядов) [00000000].

Назначение РАк.

1. Он является промежуточной памятью при выполнении арифметических и логических операций в АЛУ. Любая из этих операций над двумя байтами-словами (28 бит) предполагает размещение одного из них в аккумуляторе. Результат операции тоже обычно помещается в РАк. При этом предыдущее содержимое его теряется.

2. Является промежуточной памятью при пересылке данных из одной части микропроцессора в другую. В этом случае сначала пересылаются данные из источника в РАк, а затем из РАк в приемник.

3. Изменяет свои данные непосредственно в РАке так, в байте-слове, помещенном в РАке, могут быть изменены разряды на противоположные, то есть инвертированы (0 на 1 и наоборот), либо сдвинуты вправо или влево.

Из схемы видно, что данные поступают в РАк с шины или из АЛУ. Из аккумулятора они могут возвращаться обратно, но при этом могут использованы промежуточные буферные регистры БР.

2. Буферные регистры (бр).

БР служат для накопления исходных данных, поступающих с шины, освобождая шину. Затем эти данные передаются в АЛУ на обработку таких регистров БР два, так как в АЛУ может производиться операция над двумя байтами, например, при сложении А+В (А - 1 байт, В - 1 байт, итого, два байта).

Один из БР может получать данные не только с шины, но и из аккумулятора, поэтому он еще называется буфером аккумулятора. Оба регистра не доступны программисту для использования.

3. Регистр состояния (рс).

В любой программе есть логические переходы ( >, <, =), реализующие проверки результатов операций. Результаты таких проверок запоминаются в РС и используются программой для осуществления перехода.

Для функции контроля результата операции в РС устанавливаются в «1» определенные разряды. Стандартными для всех микропроцессоров ЭВМ являются три разряда:

1. Разряд переноса или заем (С - carry).

Этот разряд указывает, что выполненная операция завершилась переносом из 8-ого разряда результата при сложении двух чисел или заемом единицы при вычитании большего числа из меньшего. Например,

(перенос) (заем)

2. Нулевой разряд (Z - zero)

Этот разряд показывает, что после операции во всех разрядах результата нули и помогает сравнить два числа, когда надо определить, равны (=) они или неравны (≠). Для этого вычитают одно число из другого и проверяют значение разряда Z. При Z=1 сравниваемые числа равны.

3. Отрицательный разряд. (N - negative).

Разряд N указывает, что старший разряд результата по окончанию операции принял значение 1 и при выполнении арифметических действий над числами в дополнительном коде результатом является отрицательное число. Разряд N удобно применять также в случае сравнения двух чисел, когда нас интересует, какое число больше.

В различных ЭВМ количество разрядов регистров состояния больше трех. Оставшиеся разряды используются как индикаторы - флаги состояния некоторых дополнительных программно-аппаратных средств и различны для разных ЭВМ.

РС - единственный из всех регистров, не имеющий входа со стороны шины, но отдельные разряды его, в том числе три стандартных С, Z, N могут не только считываться, но и изменяться программой.

И так, регистры - это отдельные ячейки внутренней быстродействующей памяти микропроцессора, используемые для временного хранения единицы информации. Восемь типов регистров встречаются в любом микропроцессоре и микроЭВМ.

Мы уже рассмотрели три регистра:

1. Аккумулятор - промежуточная память.

2. Буферы - накопители исходных данных, поступающих с шины.

3. Регистр состояния - осуществляют функцию контроля над операциями (3 и более разрядов).

Следующие 4 регистра - специального назначения:

4. Счетчик команд (СК)

5. Регистр команд (РК)

6. Регистр адреса (РА)

7. Указатель стека (УС)