despre procesor

8/18/2019 Despre Procesor

1/6

CAP.1. PRINCIPII GENERALE PRIVIND STRUCTURA SI FUNCTIONAREA UNUI SPN

CAPITOLUL 1

PRINCIPII GENERALE PRIVIND STRUCTURA SI

FUNCTIONAREA UNUI SISTEM DE PRELUCRARE

NUMERICA

1.1. Structura generala a unui siste !e "relucrare nuerica # SPN $

Structura generala a unui SPN este preentata in !igura 1.1"1.

C#$p#nenta esentiala a unui SPN este unitatea aritmetica si logica % UAL & cur#lul 'e a realia #peratii arit$etice si l#gice cu$ sunt ( a'unare) sca'ere)

in$ultire) incre$entare) 'ecre$entare) SI) SAU) SAU*e+clusi, etc. UAL este un

circuit c#$-inati#nal) 'e un'e reulta necesitatea un#r registre 'e $e$#rare

te$p#rara a #peranil#r si a reultatului unei #peratii.

Registrul cu indicatorii de conditii c#ntine -iti % nu$iti si fanioane & care se

p#iti#neaa pe /0 sau 10 in !unctie 'e reultatul unei #peratii e!ectuate 'e UAL.

Cele $ai repreentati,e tipuri 'e !ani#ane sunt (

•Fani#nul % 'e er# &. In'ica 'aca reultatul unei #peratii este nul sau nenul% 21 pentru reultat nul &

• Fani#nul S % 'e se$n &. In'ica 'aca reultatul unei #peratii este negati, sau

p#iti, % S21 pentru reultat negati, &

• Fani#nul C % 'e transp#rt &. In'ica 'aca in #peratie a aparut sau nu transp#rt 'in

rangul cel $ai se$ni!icati, % C21 'aca a aparut transp#rt &

• Fani#nul V % 'e 'epasire &. In'ica 'aca reultatul #peratiei este sau nu a!ectat 'e

# er#are 'e 'epasire a capacitatii 'e #perare a UAL% V21 'aca este er#are 'e

'epasire&

• Fani#nul P % 'e paritate &. In'ica 'aca reultatul #peratiei prece'ente are unnu$ar i$par respecti, par 'e -iti cu ,al#area 10 % P21 pentru nu$ar par 'e

-iti cu ,al#area 10 &

Legatura intre c#$p#nentele unui SPN se realieaa prin se$nale electrice

grupate pe trei $agistrale.

Magistrala de adrese selecteaa in $#' unic # l#catie 'e $e$#rie) un p#rt

sau un registru) printr*un cu,int -inar nu$it adresa.

Pe magistrala de date are l#c trans!erul 'e in!#r$atie utila % 'e 'ate & intre

c#$p#nentele SPN.

1


2/6


Se$nalele magistralei de control realieaa sincr#niarea trans!erului pe

$agistrala 'e 'ate si precieaa tipul #peratiei ( citire 3 scriere) lucru cu $e$#ria 3

cu p#rturile.

Registru numarator de program % PC 4 Pr#gra$ C#unter sau IP 4 Instructi#nP#inter & are r#lul 'e a in'ica a'resa 'e la care ur$eaa a se citi ur$at#area

instructiune. Acest registru !uncti#neaa) 'e regula) in regi$ 'e nu$arare

% incre$entare & si '#ar in caul instructiil#r 'e salt) apel 'e su-rutina si re,enire

'in su-rutina in regi$ 'e incarcare paralela.

Registrul de instructiuni % IR 4 Instructi#n Register & pastreaa c#'ul

#peratiei care !ace #-iectul instructiunii. Are e+tensii in care se pastreaa

in!#r$atii c#ne+e c#'ului #peratiei cu$ ar !i in!#r$atiile pri,in' l#cul in care se

a!la #peranii sau un'e tre-uie 'epus reultatul.

Circuitele de decodificare au r#lul 'e a 'ec#'i!ica c#'ul #peratiei $e$#rat

in IR.

Unitatea de control si sincronizare are r#lul 'e a genera ansa$-lul

se$nalel#r necesare pentru e+ecutia c#$pleta a instructiunii 'ec#'i!icate.

Generatorul de tact are r#lul 'e a !urnia un se$nal 'e pil#tare te$p#rala cu

care se sincr#nieaa intreaga acti,itate a unitatii 'e c#ntr#l si in c#nsecinta a

intregului SPN.

Functia 'e prelucrare nu$erica este realiata 'e catre siste$ prin e+ecutia

sec,entiala a un#r instructiuni 'epuse in memoria de program si a'resate prin

registrul PC.

Memoria de date se utilieaa pentru $e$#rarea 'atel#r cu care se lucreaasi care p#t !i c#nstante sau ,aria-ile pe parcursul e+ecutiei pr#gra$ului.

Fig. 1.1%1. Stuctura generala a unui siste$ 'e prelucrare nu$erica

5

REGISTRUL

NUMARATOR

DE ADRESE

PORTURI

DE I / E

UNITATE

ARITMETICA

SI LOGICA

MEMORIE MEMORIE

DE DATEDE

PROGRAM

REGISTRU CU

INDICATORII

DE CONDITII

GENERATOR

DE TACT

REGISTRU DE

INSTRUCTIUNI

BLOC

REGISTRE

UNITATE DE

CONT ROL SI

SINCRONIZARE

CIRCUITE DE

DECODIFICARE

MAGISTRALA DE A DRESE

MAGISTRALA DE CONT ROL

MAGISTRALA DE DATE


3/6


Blocul de registre este speci!ic !iecarui SPN si c#ntine atit registre generale

'e lucru cit si registre 'e'icate % speciale & prin structura siste$ului. Ast!el e+ista

registre 'e'icate care se utilieaa ca surse cu #perani sau ca 'estinatii alereultatel#r pentru anu$ite #peratii.

Un registru special este registrul acumulator n#tat cu A sau ACC utiliat ca sursa si

'estinatie in $ulte #peratii arit$etice) l#gice si 'e trans!er.

Un registru 'e'icat care e+ista in t#ate tipurile 'e SPN este registrul indicator al

virfului de stiva% SP & care pastreaa p#interul la l#catiile 'e $e$#rie gesti#nate

'upa principiul sti,ei 4 ulti$ul intrat )pri$ul iesit % LIFO 4 Last In) First Out &.

Trans!erul 'e 'ate intre SPN si ec6ipa$entele 'e intrare 3 iesire % I3E & se

realieaa prin porturi de I/E .

Functia 'e prelucrare nu$erica este realiata 'e catre siste$ prin e+ecutia

sec,entiala a un#r instructiuni care i$ple$enteaa #peratii arit$etice) l#gice) si 'e

trans!er. O instructiune este 'e!inita prin 1 4 7 cu,inte 'e 8 sau 19 -iti care c#ntin

c#'ul #peratiei 'e e+ecutat) #peranii sau a'resele #peranil#r si a'resa 'estinatiei.

Rularea unei instructii are 5 etape (

1. E+tragerea sau a'ucerea% !etc6 & c#'ului #peratiei si in!#r$atiil#r pri,in' l#cul

#peranil#r si3sau reultatului

5. E+ecutia pr#priu*isa a instructiunii

Etapa 1 cuprin'e un ciclu 'e citire 'in $e$#rie i'entic pentru t#ate instructiile. Inca'rul acestui ciclu se citeste l#catia cu a'resa in'icata 'e PC si c#ntinutul ei se

a'uce in IR.

Etapa 2 cuprin'e unul sau $ai $ulte cicluri 'e citire respecti, scriere 'in 3 in

$e$#rie) speci!ice !iecarei instructii. Intreaga succesiune 'e acti,are 3 'eacti,are

a se$nalel#r necesare este asigurata 'e unitatea 'e c#ntr#l si sincr#niare.

In general) realiarea unui SPN se -aeaa pe utiliarea unui circuit integrat

'e tip microprocesor, microcontroler sau procesor de semnal . De e+e$plu) un

$icr#pr#ces#r 8/ nu c#ntine 'in structura preentata $e$#ria interna si p#rturile

I3E. Un $icr#c#ntr#ler 8/:1 c#ntine insa t#ate c#$p#nentele 'in structura unuiSPN.

1.&. Ca"a'ilitatea !e intreru"eri

C#nlucrarea 'intre SPN si ec6ipa$entele peri!erice ar !i $ai e!icienta 'aca

acesta ar a,ea capa-ilitatea 'e a e+ecuta) in $#$ente 'e ti$p necun#scute apri#ri)

cin' anu$ite e,eni$ente e+teri#are # cer) sec,ente 'e instructii a'ec,ate acest#ra)

neincluse in pr#gra$ul in rulare ci st#cate in #ne 'e $e$#rie presta-ilite. D.p.'.,.

;


4/6


l#gic aceste sec,ente 'e instructii apar ca si cu$ ar !i inserate in pr#gra$ul in

rulare.

Aceasta capa-ilitate a !#st 'enu$ita c#nceptual intrerupere -aat pe !aptul

ca ea c#n'uce la intreruperea te$p#rara a rularii pr#gra$ului care 'etine c#ntr#lulasupra SPN. Ast!el) e+ecutia pr#gra$ului 'e -aa) nu$it pr#gra$ principal p#ate

!i intrerupta 'e # cerere 'e intrerupere e!ectuata 'e un p#rt as#ciat unui ec6ipa$ent

peri!eric 'e I3E. Acceptarea cererii) 'eter$ina) 'upa ter$inarea instructiunii in curs

'e e+ecutie) apelul unei su-rutine 'e tratare a intreruperii speci!ica sursei a carei

cerere 'e intrerupere a !#st acceptata. Dupa e+ecutia acesteia) SPN re,ine la

e+ecutia pr#gra$ului principal incepin' cu instructiunea ur$at#are celei 'upa care

s*a acceptat intreruperea. Pentru e+ecutia c#recta a pr#gra$ului principal) se

i$pune ca la inceputul si la s!irsitul su-rutinei 'e intrerupere sa se sal,ee)

respecti, sa se resta-ileasca starea pr#gra$ului intrerupt. De e+e$plu) #peratiile

'e sal,are si restaurare ,ieaa c#ntinuturile registrel#r interne cu care #pereaa si

pr#gra$ul principal si su-rutina 'e intrerupere. Sal,area se p#ate !ace) 'e

e+e$plu) in $e$#ria sti,a cu instructiunea PUS


5/6


• La s!irsitul instructiei in e+ecutie) cin' in registrul PC se a!la a'resa ur$at#arei

instructii) $icr#pr#ces#rul anunta ca a acceptat cererea 'e intrerupere

• Disp#iti,ul care a acti,at cererea !urnieaa SPN) pe liniile 'e 'ate) in'e+ul

intreruperii) ca ur$are a s#licitarii acestuia 'e catre SPN• SPN preia in'e+ul si in$ultin'u*l cu 5 'eter$ina a'resa la care se a!la in ta-ela

'e ,ect#ri 'e intrerupere) ,ect#rul c#respunat#r intreruperii in caua) a'ica)

a'resa pri$ei instructii 'in su-rutina 'e tratare a intreruperii.

• SPN sal,eaa in $e$#ria sti,a a'resa 'e re,enire in pr#gra$ul principal care

este 'e !apt c#ntinutul registrului nu$arat#r 'e a'rese PC

• SPN citeste ,ect#rul 'e intrerupere 'in ta-ela si il inscrie in registru PC) ceeace

insea$na saltul in rutina 'e tratare a intreruperii

• Dupa e+ecutia unei su-rutine 'e intrerupere) SPN re,ine in pr#gra$ul principal

ca ur$are a e+ecutiei unei instructii RETI % re,enire 'in intrerupere & careincarca registrul PC cu a'resa 'e re,enire sal,ata anteri#r in sti,a

Instructia RETI realieaa si in!#r$area l#gicii 'e c#ntr#l intreruperi cu

pri,ire la ter$inarea e+ecutiei su-rutinei 'e intrerupere. Acest lucru este necesar)

pentru acceptarea) pe -aa siste$ului 'e pri#ritati) a unei e,entuale cereri 'e

intrerupere 'e la alta sursa 'e ni,el 'e pri#ritate egal sau $ai scaut 'ecit sursa

t#c$ai 'eser,ita. Precia$ ca e+ecutia unei su-rutine 'e intrerupere p#ate !i la

rin'ul ei intrerupta 'e # cerere 'e intrerupere 'e la # sursa 'e ni,el 'e pri#ritate

$ai ri'icat.

:


6/6


9

despre procesor

Documents