Mikroszámítógépek I 8085 processzor

I8085 részei Regiszter blokk B-C D-E H-L Stack Pointer Program számláló, Inkrement-dekrement, címlatch

I8085 részei Aritmetikai blokk 8 bites akkumulátor 8 bites ALU Flag bitek Decimális korrekciós hálózat Átmeneti regiszter

I8085 részei Utasítás regiszter-dekóder és vezérlőmű Utasítás dekóder Időzítés és vezérlés Órajel generátor Időzítések, jelzések CPU állapot, üzemmód vezérlés, figyelés, vezérlő és időzítő jelek

Megszakítások TRAP (NMI) Prioritás: 1 Cím: 24h RST 5.5 Prioritás: 2 Cím: 2Ch RST6.5 Prioritás: 3 Cím: 34h RST 7.5 Prioritás: 4 Cím: 3Ch INTR Prioritás: 5 Cím: kívülről Prioritás Maszkolás

Utasítás végrehajtás Utasítás végrehajtás: 1-5 gépi ciklus Gépi ciklusok fajtái: FETCH Memória olvasás Memória írás I/O olvasás I/O írás Megszakítás elfogadás INTerrupt Acknowledge Sin művelet nélküli ciklus ( Bus idle) INA, HALT

Utasítás végrehajtás Gépi ciklus: több fázisból áll. Fázisok: Megegyezik a CLK órajel periódusidejével T1, T2, T3, T4, T5, T6

CPU állapotok RUN: a CPU utasításokat hajt végre. Utasítás végrehajtás, megszakítás elfogadás. WAIT: READY jelre vár a CPU. Tovább fut, ha READY=1 lesz. A WAIT állapot létrejöttét letiltani nem lehet.

HALT: HLT utasítás hatására Megszakítás hatására fut tovább Halt állapotban HOLD kérelmet elfogad HOLD: CPU kimenetei nagy impedanciás állapotba kerülnek. HOLD jel megszüntéig áll fenn. (DMA) HLDA: nyugtázó jel.

Gépi ciklus

Normál gépi ciklus Program végrehajtás, Memóriából vagy I/O egységből olvasás, vagy Memóriába vagy I/O egységbe írás történik. 1 Byte adat mozgatása. T1-T3 alatt adat mozgatás T4-T6 alatt CPU- belüli műveletek

HALT típusú gépi ciklus HLT utasítás hatására jön létre. Utasítás számlálót nem növeli T1 után nem jön T2, hanem HALT állapot Adat és cím busz, valamint az IO/M, RD, WR vezérlő jelek nagy impedanciás állapotba kerülnek HALT megszüntetése: HOLD kérelem, RESET, Külső megszakítás

HOLD állapot T3 fázis előtt mintavételezi a HOLD jelet. A CPU HOLD állapotba kerül és kiadja a HLDA jelet AD0-AD7, A8-A15, RD, WR, IO/M nagy impedanciás állapotba kerül. HOLD jel megszünte után visszatés normál állapotba.

Megszakítás kezelés Az utasítás végrehajtás utolsó ciklusában fogad el megszakítást. Megszakítás elfogadás után INterrupt Acknowledge ( INA) ciklus jön létre. INTA által ütemezve CALL utasítás kódot, majd két cím byte-ot vesz át a CPU a megszakító egységtől. TRAP. RST5.5, RST6.5 és RST7.5 fix címekkel rendelkezik. TRAP: nem tiltható le.

A processzor részei Vezérlő egység: Control Unit: A műveleti kód vagy megszakítások alapján a CPU vezérlése a feladata Aritmetikai-Logikai egység: Aritmetikai és logikai műveletek végrehajtása Regiszterek: Utasítás számláló Utasítás regiszter

A processzor részei Regiszterek: Utasítás számláló Utasítás regiszter Bázis cím regiszter Index regiszter Állapot/vezérlő regiszter Stack pointer Puffer regiszterek: Belső és külső busz szétválasztása.

A processzor részei

Utasítás végrehajtás, vezérlő egység Utasítás végrehajtás lépései: Utasítás lehívás Utasítás számláló tartalmának növelése Műveleti kód értelmezése, dekódolás Művelethez szükséges adatok előkészítése, kiolvasása Művelet végrehajtás Eredmény elhelyezése ( akkumulátor, vagy memória)

Utasítás végrehajtás blokkvázlata

Utasítás végrehajtás

Műveleti vezérlés módjai Huzalozott A művelet végrehajtáshoz szükséges elemi tevékenységek sorrendjének vezérlését sorrendi, és kombinációs hálózatok vezérlik. ( PLA) Mikroprogramozott A végrehajtás lépéseit a mikroprogram tárban tárolt utasítások vezérlik

Mikroprogram tár

Mikroutasítások szerkezete

Huzalozott vezérlés

Mikroprogramozott vezérlés:

CISC processzorok műveleti vezérlése Sok, bonyolult utasítás: mikroprogramozott vezérléssel a legegyszerűbb megvalósítani. Adat mozgás művelet végrehajtás közben főleg a memória és a regiszterek között zajlik.

CISC processzorok műveleti vezérlése

RISC procwsszorok művelet vezérlése RISC processzorok: Kevés számú, egyszerű utasítás Az utasítások közvetlenül végrehajthatók A lefordított program cache tárba kerül, a végrehajtás innen történik, hasonlóan a mikroprogramozott vezérléshez. Adatok mozgása főleg a regiszterek között történik

RISC gépek művelet vezérlése

Átlapolt utasítás végrehajtás

Elágazások kezelése: Pipeline törlése

Elágazások kezelése: késleltetett elágazások

Tároló kezelés Tároló hierarchia: Regisztertár 5-10 ns Főtár 50-100 ns Cache tár Főtár 50-100 ns Háttértár 1-10 ms Tömegtároló 300-500 ms

Regisztertár Regiszterek típusai: Felhasználó által elérhető PC, IX, SP, FLAG, általános célú regiszterek Felhasználó által nem elérhető: Vezérlő/állapot, rendszer regiszterek

Regisztertárakkal szemben támasztott kövelelmények Adatforgalom csökkentése a memória és a processzor között Nagy méret ( 32, 64, 128.. Db) 3 címes elérés ( 2 operandus + eredmény) Általános felhasználású legyen

Regisztertárak kezelési formái Regiszterbank Ablaktechnika Blokktechnika

Cache tárak jellemzői ON-CHIP ( 8-32 kB) vagy OFF CHIP 64-256 kB ( processzorban vagy kívül) Adatátvitel a cache és a memória között blokkos Utasítás, adat illetve vegyes cache tárolók lehetnek Általában tartalom szerinti visszakereséssel működnek ( asszociatív) cache tár Tartalom cseréjéhez hatékony stratégia kell CPU és cache sebessége legyen azonos

Cache-hit és cache-miss

Asszociatív cache

Közvetlen leképzésű cache

Csoport asszociatív cache