Вследствие этого в МП наибольшее распространение получили команды, содержащие один адрес операнда или несколько коротких адресов операндов, хранящихся в РОН. Все команды любого микропроцессора можно условно разбить на арифметические, логические и вспомогательные. В свою очередь вспомогательные команды состоят из команд пересылки, ветвления, обращения к подпрограммам и управления вводом-выводом.

Арифметические команды МП состоят чаще всего из операций сложения, вычитания, добавления или вычитания 1 и сдвига (в МП новых серий, кроме того, еще умножение и деление). Логические команды выполняют поразрядные операции дизъюнкции, конъюнкции, неравнозначности и сравнения. Команды пересылки обеспечивают двусторонний обмен информацией между внутренними регистрами МП или регистрами и ОЗУ. Команды ветвления реализуют условные н безусловные переходы в программе. Команды обращения к подпрограммам реализуют вход в подпрограмму и последующий возврат к основной программе. Команды управления вводом-Выводом реализуют операции ввода-вывода информации из внешней памяти и периферийных устройств.

В МП применяют прямую, непрямую, непосредственную и неявную адресации. Первые два способа адресации соответствуют прямой и непрямой (присоединенной, относительной, косвенной) адресации в больших универсальных ЭВМ [4,52]. При непосредственной адресации содержимое адресной части команды является операндом. Команды в этом случае не обращаются в ОЗУ за операндами, что обеспечивает экономию памяти и увеличивает скорость обработки информации. При неявной адресации адрес в команде Явно ие указывается, но код операции автоматически задает обращение к местам хранения данных, требуемых для выполнения операции. Например, для выполнения арифметических операций с неявной адресацией данные берутся из PP.

Обмен данными в микроЭВМ происходит между МП, ОЗУ и устройствами ввода-вывода (УВВ) Обмен информацией между МП и ОЗУ часто осуществляется через интерфейс, находящийся в МП. Обмен между МП и УВВ осуществляется или через специализированную БИС сопряжения, ориентированную на некоторый класс УВВ, или через универсальный программируемый интерфейс (программируемый контроллер УВВ), обеспечивающий подключение к МП практически любого УВВ. Программируемые контроллеры в общем случае выполняют следующие функции: управляют процессом передачи данных между МП и УВВ; преобразуют форматы данных; дешифрируют адреса УВВ, посылаемые МП; передают сигналы готовности УВВ к обмену данными с МП; дешифрируют коды операций, посылаемые МП, и обеспечивают их выполнение.

Следует отметить, что обмен данными между ОЗУ и УВВ может осуществляться через МП, однако это снижает быстродействие микроэвм. Поэтому в ряде МН имеются БИС, реализующие канал прямого доступа УВВ к памяти, с помощью которого обмен данными осуществляется без участия МП.

.Устройства управления первых однокристальных МП строились исключительно по схемному способу. Однако повышение степени интеграции и требования гибкости структуры МП привели к широкому применению микропрограммного управления не только в многокристальных, но и в однокристальных МП. Различают три способа размещения ЗУМ по отношению к МП: внутреннее, внешнее и комбинированное.

при внутреннем размещении ЗУМ находится на одном кристалле с МП и с точки зрения пользователя такое управление ничем не отличается от схемного. В этом случае МП реализует фиксированное множество микропрограмм, соответствующих заданной системе команд. Достигнутая степень интеграциилимитирует количество аппаратуры в МП и позволяет реализовать только небольшое количество команд. Быстродействие МП с таким размещением ЗУМ наибольшее, однако замена микропрограмм,а следовательно, и системы команд невозможна. Исключение составляет случай, когда в качестве 5УЛ1. применяют двустороннюю (активную) память. Однако емкость'такой памяти, как правило, недостаточна для хранения развитой системы микропрограмм, а трудности создания полупроводниковой памяти, сохраняющей информацию при отключении питания, существенно сужают область применения МП с двусторонним ЗУМ.

При внешнем размещении ЗУМ находится вне МП и может быть выполнено в виде ПЗУ, ППЗУ или совместно с ОЗУ. Микрокоманды нз ЗУМ в этом случае поступают ио ШД в регистр микрокоманд. Поэтому разрядность микрокоманд определяется разрядностью ШД. Быстродействие МП ограничено длительностью цикла внешнего ЗУМ и меньше, чем прн внутреннем размещении ЗУМ. Однако внешнее размещение ЗУМ позволяет ие только разработчику, но и пользователю изменять и расширять систему команд, приспосабливая ее к специфике конкретного применения.

При комбинированном размещении ЗУМ имеется как внутренняя, так и внешняя микропрограммная память, благодаря чему такой вариант объединяет в себе преимущества обоих способов: от внутреннего ЗУМ-быстродействие, от внешнего ЗУМ -гибкость. Однако при таком размещении ЗУМ возникают трудности вследствие малого количества шин, связывающих ЗУМ и МП. Для преодоления этих трудностей используют двухуровневое микропрограммирование, прн котором во внешнем ЗУМ хранятся только адреса микрокоманд, записанных во внутреннем ЗУМ. При этом адресоваться могут не только отдельные микрокоманды, но и микро-Подпрограммы илн микропрограммы базовой системы команд.Одним Из эффективных способов реализации такого микропрограммирования является применение механизма блокировки, позволяющее значительно расширить набор исходных микрокоманд. При этом внещняя микрокоманда (хранящаяся во внешнем ЗУМ) имеет структуру вида А, М, где А - адрес внутренней микрокоманды (хранящейся во внутреннем ЗУМ); М - маска, указывающая группу микроопераций, которую надо блокировать при выполнении данной микрокоманды. Упрощенная схема, реализующая двухуровневый Принцип микропрограммирования, показана иа рис. 1.1, в. В этой схеме внешняя микрокоманда разбивается на две части А и М. Часть А поступает на регистр адреса внутренней микрокоманды РАМ, вследствие чего из внутреннего ЗУМ выбирается внутренняя микрокоманда, часть управляющих сигналов которой блокируется узлом блокировки У Б, управляемым маской М. Для уменьшения длины адреса А можно использовать один из методов непрямой адресации, например, присоединенную или относительную. Однако в этом случае необходимо иметь внешнюю микрокоманду записи слова в регистр базового адреса микрокоманды.

Другой особенностью управления МП является широкое применение программируемых логических матриц (ПЛМ) вместо ПЗУ. ПЛМ, как и ПЗУ, строят по схеме дешифратор - шифратор, однако в отлнчие от ПЗУ программирование структуры ПЛМ (электриче-

ским или масочным способами) возможно не только на уровне шифратора, но и на уровне дешифратора. ПЛМ в устройствах управления МП применяют дли преобразования микрокоманд нли адресов, в качестве ЗУМ, или для выполнения всех указанных функций одновременно. В последнем случае микропрограммное ЗУ предельно простое и состоит из одной или нескольких параллельно работающих ПЛМ (рис. 1.1, г). Регистр РК выбирает требуемую совокупность микрокоманд, отдельные микрокоманды из которой выбираются содержимым регистра адреса микрокоманд РАМ и логическими условиями ЛУ. Адрес микрокоманды может задавать внешняя МК или же он может быть сформирован с помощью ПЛМ за счет обратной связи (которая на рис. 1.1, г показана штриховой линией). Применение вместо ПЛМ ПЗУ, все адреса которого дешифрируются, потребовало бы технически недостижимой емкости иа одном кристалле.

В микропроцессорной схемотехнике установлены следующие основные понятия и термины [51].

Интегральной микросхемой (ИМС) называют микроэлектрон-иое изделие, выполняющее определенную функцию преобразования, обработка сигнала и (или) накапливания информации и имеющее высокую плотность упаковки электрически соединенных элементов (нли элементов и компонентов) и (или) кристаллов, которое с точки зрения требований к испытаниям, приемке, поставке и эксплуатации рассматривается как единое целое.

Элемент ИМС - часть ИМС, выполняющая функцию кахого-либо электрорадиоэлемента, которая изготовлена нераздельно от кристалла или подложки и не может быть выделена как самостоятельное изделие с точки зрения требований к испытаниям, приемке, поставке и эксплуатации (под электрорадиоэлементом понимают транзистор, диод, резистор, конденсатор и др.). .

Компонент ИМС - часть ИМС, выполняющая функции какого-либо электрорадиоэлемеита, которую можно рассматривать как самостоятельное изделие с точки зрения требований к испытаниям, приемке, поставке и эксплуатации.

Корпус ИМС - часть конструкции ИМС, предназначенная для защиты ИМС от внешних воздействий и для соединения с внешними электрическими цепями посредством выводов.

Степень интеграции ИМС - показатель степени сложности ИМС, характеризуемый числом содержащихся в ией элементов и компонентов. Степень интеграции определяется по формуле К = Ig N, где N - число компонентов и элементов ИМС (в том числе содержащихся в составе компонентов), входящих в ИМС, а значение К округляется до ближайшего большего целого числа. ИМС первой степени интеграции содержит до 10 элементов и компонентов включительно, ИМС второй степени интеграции -от 11 до 100 и т. д.

Серия ИМС - совокупность типов ИМС, которые могут выполнять различные функции, имеют единое конструктивно-технологическое исполнение и предназначены для совместного применения.

Используемые в микропроцессорных устройствах ИМС характеризуются большим количеством показателей, которые определяют их функциональные возможности, быстродействие, экономичность, надежность, условия эксплуатации, стоимость и параметры входных н выходных сигналов [25].

По схемно-технологической реализации МН делят на следующие виды: миттерносвя8аиные транзисторные схемы (ЭСЛ), траи-анстарно-транзисторныв схемы (ТТЛ), интегральные инжвкцион