Программная модель микропроцессорной системы

Система команд микропроцессора – это полный перечень элементарных действий, которые может выполнить микропроцессор. Управляемый командами микропроцессор выполняет очень про­стые действия, однако с помощью этих действий (команд) можно запрограммировать любую сложную операцию.

Проектировщику необходимо запомнить весь перечень команд и хорошо представлять действия, которые будет выполнять микропроцессор при их обработке.

Программная модель системы, построенной на базе микропро­цессора серии КР580, состоит из следующих элементов:

программно-доступных регистров и триггеров разрешения прерывания;

программно-доступных восьмиразрядных ячеек памяти;

программно-доступных восьмиразрядных регистров.

Программно - доступные регистры микропроцессора – это ре­гистры общего назначения, регистр указателя стека, регистр признаков и регистр счетчика команд. Разряды регистров нуме­руются справа налево целыми числами, начиная с нуля.

Регистр общего назначения (РОН) — это один из шести восьми­разрядных регистров микропроцессора, обозначенных буквами В, С, D, Е, Н, L, или аккумулятор, обозначенный буквой А. Ре­гистры В и С, D и Е, Н и L в некоторых командах рассматри­ваются как шестнадцатиразрядные регистры, называемые реги­стровыми парами. Регистры В, D и Н образуют старшие восемь разрядов регистровых пар, а регистры С, Е и L – младшие.

Регистр указатель стека (УC) — это шестнадцатиразрядный регистр, который содержит адрес вершины стека. Стек – это динамическая последовательная структура данных в ОЗУ, орга­низованная таким образом, что очередная запись данных всегда осуществляется в вершину (на­чало) стека. Максимальный размер стека равен адресуемой емкости памяти. В вершину сте­ка могут записываться только шестнадцатибитные данные. При записи данных в стек содержи­мое регистра указателя стека уменьшается на 2, а при считы­вании — увеличивается на 2.

Регистр признаков (F) — это восьмиразрядный регистр, содер­жащий признаки результата выполнения команды (рис. 1).

 

7 6 5 4 3 2 1 0 S Z O V O P 1 C   Распределение признаков по разрядам

S– признак знака; Z – признак нуля; V – признак дополнительного переноса; P – признак четности; C – признак переноса.

 

Рис.1. Регистр признаков

 

Признаки устанавливаются следу­ющим образом:

- признак S — единица, если седьмой разряд результата равен единице, в противном случае — ноль;

-признак нуля Z — единица, если во всех разрядах результата ноли, в противном случае — ноль;

- признак дополнительного переноса V — единица при переносе из третьего разряда или при заеме в третий разряд результата, в противном случае — ноль;

- признак четности Р — единица, если результат в двоичном коде содержит четное количество единиц, в противном случае — ноль;

- признак переноса С — единица при переносе из седьмого раз­ряда или при заеме в седьмой разряд результата, в противном случае — ноль.

Аккумулятор и регистр признаков образуют слово состоянияпроцессора, обозначенное буквами PSW. Аккумулятору соответ­ствуют восемь старших разрядов, а регистру признаков — младшие.

Регистр счетчика команд (СК) — это шестнадцатиразрядный регистр, указывающий адрес следующей команды, которая должна быть выполнена микропроцессором.

Триггер разрешения прерывания используется для управле­ния прерываниями микропроцессора. Если триггер установлен в единицу, то прерывание разрешается, если триггер установлен в ноль, то прерывание запрещается.

Программно-доступные восьмиразрядные ячейки памяти используются в качестве памяти микропроцессорной системы (МПС). Разряды ячейки памяти нумеруются справа налево целыми числами, начиная с ноля. Максимальная емкость памяти, реализуемой запоминающим устройством, равна 65 536 байт.

Программно-доступные восьмиразрядные регистры использу­ются для ввода и вывода. Максимальное число регистров для ввода данных составляет 256, для вывода данных — столько же.

Команды микропроцессора ис­пользуют только те элементы данных, обработка которых осуществляется непосредственно микропроцессором, т. е. восьми- и шестнадцатибитовые. Восьмибитовые данные — это восемь би­т (один байт), которые хранятся в РОН или ячейке памяти и обрабатываются микропроцессором как одно целое.

Шестнадцатибитовые данные — это 16 бит (два байта) данных, которые могут храниться в шестнадцатиразрядном регистре или в двух последовательных ячейках памяти и обрабатываются микропроцессором как одно целое, причем в памяти старшие восемь бит записываются по адресу на единицу большему, чем адрес младших. При адресации шестнадцатибитовых данных указывается адрес младшей ячейки памяти, содержащей эти данные.

Операнды команд могут храниться в программно-доступных регистрах микропроцессора или в памяти МПС. Для указания операнда в регистре используются: регистровая адресация и ре­гистровая неявная адресация.

При регистровой адресации в коде команды существует поле для указания регистра, содержащего операнд. При регистровой неявнойадресации специального поля в коде команды нет.

Для указания операнда в памяти используются адресации: непосредственная, прямая, косвенная и стековая.

При непосредственной адресации операнд задается в команде. При прямой адресации в команде указывается адрес операнда. При косвенной регистровой адресации адрес операнда указывается в регистровой паре или для команды XTHL — в регистре указа­теля стека.