типы микропроцессорных структур можно разделить на следующие категории:

однокристальные МП, содержащие в одной БИС как обрабатывающую, так и управляющую части и

многокристальные МП, в которых устройство управления, как правило, выполнено в виде отдельной БИС, а обрабатывающая часть может иметь многокристальную структуру.

В однокристальных микропроцессорах функциональная законченность и автономность достигается использованием следующих основных архитектурных решений:

применением блоков РОН,

использованием стэка,

параллельной обработкой кодов адреса и данных, использованием команд с различными видами адресации,

асинхронным принципом выполнения операций, при котором время их выполнения зависит от вида операции.

Упрощенный вариант функциональной схемы однокристального МП с двухшинной организацией приведен на рис. 3.9. Функциональная схема однокристального МП с одношинной организацией будет рассмотрена ниже на примере МП серии К580.

Следует подчеркнуть, что для однокристальных МП характерны фиксированный набор команд и фиксированная разрядность.

Произвольную разрядность в микро-ЭВМ можно обеспечить, используя многокристальные микропроцессоры, в которых обрабатывающая часть, выполненная на отдельных кристаллах, может наращиваться до требуемой разрядности. Обычно разрядность обрабатывающей части на одном кристалле - 2-4.

Устройство управления в этом случае выполняется в; виде отдельной БИС и строится, как правило, на основе микропрограммного управления. В архитектуре многокристальных МП имеется ряд особенностей, связанных с возможностью их наращивания. К числу основных из этих особенностей относятся:

использование трех шин данных,

включение в каждую секцию МП отдельного регистра адреса памяти, связанного с внешней шиной адреса,

наличие связей между соседними секциями с целью-получения сигналов переноса и заема, сигналов сдвига,

Внешние Сигналы управляющие состояния сигналы МП

Внешняя шина адреса

Рис. 3.9. Функциональная схема МП с двухшинной организацией

необходимых при выполнении арифметических операций в АЛУ с числами большой разрядности,

использование в каждой обрабатывающей секции отдельного дешифратора микрокоманд.

Упрощенная схема обрабатывающей секции многокристального МП приведена на рис. 3.10. Она включает 2-4-разрядное АЛУ, имеющее дополнительные внешние входы и выходы сигналов переноса и сдвига, файл регистров, используемых в качестве сверхоперативной памяти или для других целей, например для организации стэка, аккумулятор и упоминавшиеся выше регистр адреса памяти и регистр данных. Данные с внешних шин и внутренних регистров, а также из аккумулятора 82

поступают на вход АЛУ через два внутренних мультиплексора. Мультиплексор представляет собой устройство, обеспечивающее поочередное подключение к одной общей шине нескольких шин данных. Функцию мультиплексора в этом случае может выполнять, например, схема, изображенная на рис. 3.7. Использование внутрен-

Сигна/1 сдвига

Шина

адреса памяти

Сигнал переноса 1 6 следующую секцию

УправптщаесияВт

LLLLL

Микрокоманды от ПЗУ микрокоманд

Дешифратор > микрокоманд

Мультиплексор

"1

Шина

результата С

Регистр дамныи

Файл регистров

Мультиплексор

Шина, данных А

Сигнал еЗвига

Сигнал переноса из предыдущей секции

Шина данных в

Рис. 3.10. Функциональная cxeivra обрабатывающей секции многокристального МП

них мультиплексоров уменьшает площадь, занимаемую внутренними шинами на кристаллах.

На основе использования секций многокристального микропроцессора можно разработать универсальный микропрограммируемый ЦП микро-ЭВМ любой разрядности [И, 12], функциональная схема которого приведена на рис. 3.11. В его основу положено следующее архитектурное решение: трехшинная организация, использование большого числа универсальных регистров, внутренний стэк, наличие индексных регистров и микропрограммное устройство управления. ЦП должен содержать и ряд таких стандартных элементов, как буферные регистры и мультиплексор ввода - вывода. Такой универсальный ЦП обладает максимальной функциональной гибкостью, поскольку может программироваться, и максимальным быстродействием за счет использования трехшинной организации и, как правило, биполярной технологии, на основе которой выполняются 6* 83