Organizzazione del microcomputer:
I componenti base di un microcomputer sono:
1) CPU
2) Memoria programma
3) Memoria dati
4) Porte di uscita
5) Porte di ingresso
6) Generatore di clock.
Questi componenti sono mostrati nella figura seguente:
Unità centrale di elaborazione:
La CPU è composta da ALU (unità aritmetica e logica), unità di registro e unità di controllo. La CPU recupera le istruzioni memorizzate e le parole di dati dalla memoria; deposita anche i dati elaborati nella memoria.
a) ALU (Unità Aritmetica e Logica)
Questa sezione esegue funzioni di calcolo sui dati. Queste funzioni sono operazioni aritmetiche come addizioni, sottrazioni e operazioni logiche come AND, OR, ecc. Il risultato è memorizzato o nei registri o nella memoria o inviato ai dispositivi di uscita.
b) Unità di registro:
Contiene vari registri. I registri sono usati principalmente per memorizzare dati temporaneamente durante l’esecuzione di un programma. Alcuni dei registri sono accessibili agli usi attraverso le istruzioni.
c) Unità di controllo:
Fornisce i necessari segnali di controllo temporali & necessari a tutte le operazioni nel microcomputer. Controlla il flusso di dati tra il p e le periferiche (ingresso, uscita & memoria). L’unità di controllo riceve un orologio che determina la velocità del p.
La CPU ha tre funzioni di base
1) recupera una parola di istruzioni memorizzata nella memoria.
2) determina ciò che l’istruzione gli sta dicendo di fare (decodifica l’istruzione)
3) esegue l’istruzione. L’esecuzione dell’istruzione può includere i seguenti compiti principali.
1. Trasferimento di dati da reg. a reg. nella CPU stessa.
2. Trasferimento di dati tra una CPU reg. & posizione di memoria specificata.
3. Esecuzione di operazioni aritmetiche e logiche sui dati da una posizione di memoria specifica o un registro CPU designato.
4. Diretto la CPU a cambiare una sequenza di istruzione di recupero, se l’elaborazione dei dati ha creato una condizione specifica.
5. Eseguire la funzione di housekeeping all’interno della CPU stessa al fine di stabilire la condizione desiderata in certi registri.
4) Cerca il segnale di controllo come gli interrupt e fornisce risposte appropriate.
5) Fornisce stati, controllo e segnali di temporizzazione che la memoria e la sezione di input/output possono utilizzare.
Memoria del programma:
Il compito fondamentale di un sistema di microcomputer nel garantire che la sua CPU esegue la sequenza di istruzioni desiderata è il programma correttamente. La sequenza di istruzioni è memorizzata nella memoria del programma all’inizializzazione, di solito un’accensione e un reset manuale, il processore inizia eseguendo l’istruzione in una posizione predeterminata nella memoria del programma. La prima istruzione del programma dovrebbe quindi trovarsi in questa posizione nel tipico sistema µp basic, il programma da eseguire è fisso e non cambia. Quindi i programmi µp sono memorizzati su ROM, o PROM, EPROM, EEPROM. Nel kit di addestramento, la ROM contiene solo il programma di monitoraggio. Il programma utente non è memorizzato nella ROM perché non deve essere memorizzato in modo permanente.
Memoria dei dati:
Un microcomputer manipola i dati secondo l’algoritmo dato dall’istruzione del programma nella memoria del programma. Queste istruzioni possono richiedere risultati intermedi da memorizzare, il
blocco funzionale in µc ha lo stesso reg. interno che può anche essere usato se disponibile per tale memorizzazione la memoria dati esterna è necessaria se i requisiti di memorizzazione è più. Oltre alla memorizzazione intermedia, la memoria dati può anche essere utilizzata per fornire i dati necessari al programma, per memorizzare alcuni dei risultati del programma. La memoria dati è usata per tutti gli scopi di memorizzazione diversi dalla memorizzazione del programma. Pertanto, devono avere capacità di scrittura RWM o RAM.
Memorizza sia le istruzioni da eseguire (cioè il programma) che i dati coinvolti. Di solito contiene ROM (memoria di lettura). La ROM può solo leggere e non può essere scritta ed è non volatile, cioè mantiene il suo contenuto quando l’alimentazione è spenta. Una ROM è tipicamente usata per memorizzare istruzioni e dati che non cambiano. Per esempio, memorizza il programma del monitor di un microcomputer.
Si può sia leggere che scrivere in una RWM. L’RWM è volatile, cioè non conserva il suo contenuto quando l’alimentazione è spenta. Viene utilizzato per memorizzare i programmi dell’utente & dati che sono temporanei potrebbero cambiare nel corso dell’esecuzione di un programma. Sia la ROM & RWM sono RAM (Random access memory). RWM è rispettivamente. Durante un’operazione di lettura della memoria, il contenuto della posizione indirizzata non viene distrutto. Durante un’operazione di unità, il contenuto originale della posizione indirizzata viene distrutto.
Entrambe le ROM & RWM sono organizzate in parole, ciascuna delle quali ha un indirizzo unico. L’indirizzo di una parola è una posizione di memoria ed è posto tra parentesi. Quindi, X è un indirizzo e (X) è il contenuto di quell’indirizzo X.
L’indirizzo decodifica preso un indirizzo e dall’unità di controllo e seleziona la posizione di memoria corretta e ottiene il suo contenuto richiede una certa quantità di tempo, questo tempo è il tempo di accesso della memoria. Il tempo di accesso influisce sulla velocità del computer, pin, e il computer deve ottenere l’istruzione e dati dalla
memoria. La memoria del computer come di solito RAM in modo che tutte le posizioni di memoria hanno lo stesso tempo di accesso. Il computer deve attendere il lustro della memoria dell’unità, il tempo tipico di accesso alla memoria varia da diversi usi. Sezioni di memoria spesso suddivisi in unità chiamate pagine.
L’intera sezione di memoria può coinvolgere milioni di cavi, quando una pagina contiene tra 256 & 4k verruche. Il computer può accedere a una posizione di memoria diminuendo prima una pagina particolare e poi accedendo a una posizione su quella pagina. Il vantaggio del paging è che il computer può raggiungere diverse posizioni sulla stessa pagina con il solo indirizzo della pagina. Il processo è come descrivere un indirizzo stradale specificando prima l’aspetto e poi elencando i numeri.
La sezione di controllo trasferisce i dati alla o dalla memoria come segue.
1. La sezione di controllo legge un indirizzo alla memoria.
2. La sezione di controllo invia un segnale di lettura e scrittura alla memoria per indicare la direzione della trasformazione.
3. La sezione di controllo attende che il trasferimento sia completato.Questo ritardo precede il trasferimento effettivo dei dati nel caso di ingresso e lo segue nel caso di uscita.
Porte di ingresso/uscita:
Le porte di ingresso & uscita forniscono al microcomputer la capacità di comunicare con il mondo esterno. Le porte di input permettono ai dati di passare dal mondo esterno ai dati µc che saranno utilizzati nella manipolazione dei dati che viene fatta dal microcomputer per inviare i dati ai dispositivi di output L’utente può inserire istruzioni (cioè programma) e dati in memoria attraverso dispositivi di input come la tastiera, o semplici interruttori, CRT, dispositivi a disco, lettori di nastri o carte. I computer sono anche usati per misurare e controllare le quantità fisiche come la temperatura, la pressione, la velocità ecc.
Per questi scopi, i trasduttori sono usati per conventare le quantità fisiche in segnali elettrici proporzionali I computer A/D sono usati per convertire i segnali elettrici in segnali digitali che sono inviati al calcolatore.
Il computer invia i risultati del calcolo ai dispositivi di uscita, per esempio LED, CRT, convertitori D/A, stampanti ecc. Questi dispositivi I/O permettono al computer di comunicare con il mondo esterno I dispositivi I/O sono chiamati periferiche.
Generatore di orologi:
Le operazioni all’interno del p così come in altre parti del c, sono solitamente sincrone per natura. Il generatore di clock genera i periodi di clock appropriati durante i quali l’esecuzione delle istruzioni viene effettuata dal microprocessore. Questa condizione assicura che gli eventi in diversi percorsi dei sistemi possano procedere in modo sistematico.
Alcuni microprocessori hanno un circuito interno generatore di clock per generare un segnale di clock. Questi microprocessori richiedono un cristallo esterno o una rete RC da collegare ai pin appropriati per decidere la frequenza di funzionamento (es. 8085). Alcuni microprocessori richiedono un generatore di clock esterno (es. 8086).Questi microprocessori forniscono anche un segnale di clock in uscita che può essere usato da altri dispositivi nel sistema di microcomputer per la loro temporizzazione e sincronizzazione.
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