Архитектура микропроцессоров

Микропроцессор выполняет арифметические и логические операции в соответствии с кодом операций над данными, поступающими от ЗУ или другого входного устройства и отправляет результаты на внешнее устройство. Он содержит такие функциональные узлы, как арифметическологическое устройство, устройство управления, ОЗУ, ПЗУ, тактовый генератор, устройство ввода-вывода. В современных микропроцессорах широко используются регистры, позволяющие временно хранить несколько слов, полученных из ОЗУ или ПЗУ, что обеспечивает быстрый обмен данными, высокую оперативность. Команды направляются в регистр команд, данные — в регистры данных.

Большинство микропроцессоров являются однокристальными, т. е. полностью реализуются на одной БИС. Они дешевы, но обладают малой гибкостью. Для расширения возможностей в ряде случаев при создании микропроцессоров используют дополнительные интегральные схемы.

Основными параметрами микропроцессора являются длина машинного слова и время выработки команд, определяющие его тип и назначение.

Микропроцессоры также характеризуются такими параметрами, как тип технологии, число и типы БИС, количество и типы дополнительных интегральных схем, необходимых для построения микропроцессора, плотность размещения логических элементов на кристалле, число фаз управления циклами выполнения команды, метод связи с внешними устройствами, число выводов и вводов, тип корпуса, номиналы напряжения питания и т. д.

Сложность и архитектура микропроцессора в основном определяется числом разрядов.

Наиболее простыми являются одно, двух и четырехразрядные микропроцессоры. Из-за ограниченной длины слова адресация ОЗУ осуществляется косвенно или при помощи специальных «удлиненных команд». Для расширения внешних связей часто применяют мультиплексорные выходные шины. В этом случае одна и та же шина в различные моменты времени используется при передаче функционально различных сигналов, что, однако, снижает скорость обмена данными с ОЗУ и другими внешними устройствами. Кроме информационных сигналов на внешние выводы микропроцессора, подают также тактовые сигналы, импульсы прерывания, напряжение питания и т. д.

Операции в подобных микропроцессорах могут выполняться как в двоичном, так и в двоичнодесятичном коде. Для выполнения сложных операций (умножение, деление и др.) применяют подпрограммы и микропрограммный способ выполнения операций. Для уменьшения числа обращений в ЗУ широко используют дополнительные регистры.