Mikrosz

1
Mikroszámítógépek

• I 8085 processzor

2
I8085 részei

• Regiszter blokk
• B-C
• D-E
• H-L
• Stack Pointer
• Program számláló, Inkrement-dekrement, címlatch

3
I8085 részei

• Aritmetikai blokk
• 8 bites akkumulátor
• 8 bites ALU
• Flag bitek
• Decimális korrekciós hálózat
• Átmeneti regiszter

4
I8085 részei

• Utasítás regiszter-dekóder és vezérlomu
• Utasítás regiszter
• Utasítás dekóder
• Idozítés és vezérlés
• Órajel generátor
• Idozítések, jelzések
• CPU állapot, üzemmód vezérlés, figyelés,
  vezérlo és idozíto jelek

5
Megszakítások

• TRAP (NMI) Prioritás 1 Cím 24h
• RST 5.5 Prioritás 2 Cím 2Ch
• RST6.5 Prioritás 3 Cím 34h
• RST 7.5 Prioritás 4 Cím 3Ch
• INTR Prioritás 5 Cím kívülrol
• Prioritás
• Maszkolás

6
Utasítás végrehajtás

• Utasítás végrehajtás 1-5 gépi ciklus
• Gépi ciklusok fajtái
• FETCH
• Memória olvasás
• Memória írás
• I/O olvasás
• I/O írás
• Megszakítás elfogadás INTerrupt Acknowledge
• Sin muvelet nélküli ciklus ( Bus idle) INA, HALT

7
Utasítás végrehajtás

• Gépi ciklus több fázisból áll.
• Fázisok
• Megegyezik a CLK órajel periódusidejével
• T1, T2, T3, T4, T5, T6

8
CPU állapotok

• RUN
• a CPU utasításokat hajt végre. Utasítás
  végrehajtás, megszakítás elfogadás.
• WAIT
• READY jelre vár a CPU. Tovább fut, ha READY1
  lesz. A WAIT állapot létrejöttét letiltani nem
  lehet.

9

• HALT
• HLT utasítás hatására
• Megszakítás hatására fut tovább
• Halt állapotban HOLD kérelmet elfogad
• HOLD
• CPU kimenetei nagy impedanciás állapotba
  kerülnek. HOLD jel megszüntéig áll fenn. (DMA)
• HLDA nyugtázó jel.

10
Gépi ciklus
11
Normál gépi ciklus

• Program végrehajtás, Memóriából vagy I/O
  egységbol olvasás, vagy Memóriába vagy I/O
  egységbe írás történik. 1 Byte adat mozgatása.
• T1-T3 alatt adat mozgatás
• T4-T6 alatt CPU- belüli muveletek

12
HALT típusú gépi ciklus

• HLT utasítás hatására jön létre.
• Utasítás számlálót nem növeli
• T1 után nem jön T2, hanem HALT állapot
• Adat és cím busz, valamint az IO/M, RD, WR
  vezérlo jelek nagy impedanciás állapotba
  kerülnek
• HALT megszüntetése
• HOLD kérelem, RESET, Külso megszakítás

13
HOLD állapot

• T3 fázis elott mintavételezi a HOLD jelet.
• A CPU HOLD állapotba kerül és kiadja a HLDA jelet
• AD0-AD7, A8-A15, RD, WR, IO/M nagy impedanciás
  állapotba kerül.
• HOLD jel megszunte után visszatérés normál
  állapotba.

14
Megszakítás kezelés

• Az utasítás végrehajtás utolsó ciklusában fogad
  el megszakítást.
• Megszakítás elfogadás után INterrupt Acknowledge
  ( INA) ciklus jön létre.
• INTA által ütemezve CALL utasítás kódot, majd két
  cím byte-ot vesz át a CPU a megszakító egységtol.
  
• TRAP. RST5.5, RST6.5 és RST7.5 fix címekkel
  rendelkezik.
• TRAP nem tiltható le.

15
A processzor részei

• Vezérlo egység Control Unit
• A muveleti kód vagy megszakítások alapján a CPU
  vezérlése a feladata
• Aritmetikai-Logikai egység
• Aritmetikai és logikai muveletek végrehajtása
• Regiszterek
• Utasítás számláló
• Utasítás regiszter

16
A processzor részei

• Regiszterek
• Utasítás számláló
• Utasítás regiszter
• Bázis cím regiszter
• Index regiszter
• Állapot/vezérlo regiszter
• Stack pointer
• Puffer regiszterek Belso és külso busz
  szétválasztása.

17
A processzor részei
18
Utasítás végrehajtás, vezérlo egység

• Utasítás végrehajtás lépései
• Utasítás lehívás
• Utasítás számláló tartalmának növelése
• Muveleti kód értelmezése, dekódolás
• Muvelethez szükséges adatok elokészítése,
  kiolvasása
• Muvelet végrehajtás
• Eredmény elhelyezése ( akkumulátor, vagy memória)

19
Utasítás végrehajtás blokkvázlata
20
Utasítás végrehajtás
21
Muveleti vezérlés módjai

• Huzalozott
• A muvelet végrehajtáshoz szükséges elemi
  tevékenységek sorrendjének vezérlését sorrendi,
  és kombinációs hálózatok vezérlik. ( PLA)
• Mikroprogramozott
• A végrehajtás lépéseit a mikroprogram tárban
  tárolt utasítások vezérlik

22
Mikroprogram tár
23
Mikroutasítások szerkezete
24
Huzalozott vezérlés
25
Mikroprogramozott vezérlés
26
CISC processzorok muveleti vezérlése

• CISC processzorok
• Sok, bonyolult utasítás mikroprogramozott
  vezérléssel a legegyszerubb megvalósítani.
• Adat mozgás muvelet végrehajtás közben foleg a
  memória és a regiszterek között zajlik.

27
CISC processzorok muveleti vezérlése
28
RISC procwsszorok muvelet vezérlése

• RISC processzorok
• Kevés számú, egyszeru utasítás
• Az utasítások közvetlenül végrehajthatók
• A lefordított program cache tárba kerül, a
  végrehajtás innen történik, hasonlóan a
  mikroprogramozott vezérléshez.
• Adatok mozgása foleg a regiszterek között történik

29
RISC gépek muvelet vezérlése
30
Átlapolt utasítás végrehajtás
31
Elágazások kezelése Pipeline törlése
32
Elágazások kezelése késleltetett elágazások
33
Tároló kezelés

• Tároló hierarchia
• Regisztertár 5-10 ns
• Cache tár
• Fotár 50-100 ns
• Cache tár
• Háttértár 1-10 ms
• Tömegtároló 300-500 ms

34
Regisztertár

• Regiszterek típusai
• Felhasználó által elérheto
• PC, IX, SP, FLAG, általános célú regiszterek
• Felhasználó által nem elérheto
• Vezérlo/állapot, rendszer regiszterek

35
Regisztertárakkal szemben támasztott követelmények

• Adatforgalom csökkentése a memória és a
  processzor között
• Nagy méret ( 32, 64, 128.. Db.)
• 3 címes elérés ( 2 operandus eredmény)
• Általános felhasználású legyen

36
Regisztertárak kezelési formái

• Regiszterbank
• Ablaktechnika
• Blokktechnika

37
Cache tárak jellemzoi

• ON-CHIP ( 8-32 kB) vagy OFF CHIP 64-256 kB (
  processzorban vagy kívül)
• Adatátvitel a cache és a memória között blokkos
• Utasítás, adat illetve vegyes cache tárolók
  lehetnek
• Általában tartalom szerinti visszakereséssel
  muködnek ( asszociatív) cache tár
• Tartalom cseréjéhez hatékony stratégia kell
• CPU és cache sebessége legyen azonos

38
Cache-hit és cache-miss
39
Asszociatív cache
40
Közvetlen leképzésu cache
41
Csoport asszociatív cache
42
Memóriák

• Alapfogalmak
• RAM
• ROM
• EPROM
• EEPROM
• OTP
• FLASH

43
Alapfogalmak

• Szervezés
• Bit
• Byte
• Szó
• 1Mx1 bit
• 1Mx4 bit
• 1Mx8 bit

44

• Kapacitás
• Megcímezheto tároló elemek száma
• Hozzáférési ido

45
Memóriák

• Technológia szerint
• Mágneses (ma csak háttértár)
• Félvezetos (ma op. Mem. Kizárólag félvezetos
• Bipoláris
• FET- CMOS
• BICMOS

46

• Tároló elem szerint
• Statikus Félvezetos flip-flop .

47
(No Transcript)
48

• Dinamikus szórt kapacitás a tárolóelem

49
ROM
50
Bovítés szóhossz, címtartomány
51
Memória chip felépítése