Функциональная организация микропроцессора

Микропроцессор предназначен для работы с байтовой организацией памяти и имеет следующие форматы представления данных и команд. Формат обрабатываемых данных (операндов) представлен на рисунке 3

Рис.3 Формат данных

Формат данных интерпретировать как:

1) целое положительное число без знака в прямом коде в диапазоне от 0 до 255 (в десятичной системе исчисления);

2) число со знаком в дополнительном коде. Диапазон изменения чисел от +127 до128 в десятичной системе исчисления;

3) двухразрядное двоично-десятичное число без знака в диапазоне от 0 до 99 в десятичной системе исчисления;

4) логический байт данных;

5) допускается представление чисел в двухбайтовом формате в прямом или дополнительном коде. Диапазон изменения чисел при этом от +32767 до -32786 в десятичной системе исчисления.

Арифметические операции выполняются по правилам двоичной арифметики над числами в дополнительном коде. При обработке двоично-десятичных чисел используется преобразование в двоичный код. Логические операции выполняются по правилам двоичной логики. Результат операции представляется числом в соответствующем формате и байтом признаков результата (флажков) (рис.4).

Рис.4. Байт признаков (флажки)

Пять признаков (остальные три разряда фиксированы) устанавливаются в зависимости от результата выполнения операции:

1) Бит знака S устанавливается в соответствии со старшим битом D7 результата.

2) Бит нуля Z устанавливается в " 1", если результат равен 0; в противном случае сбрасывается в " 0".

3) Бит четности Р устанавливается в " 1", если число единиц в результате четно; в противном случае сбрасывается в " 0".

4) Бит переноса С устанавливается в " 1", если в результате выполнения операции сложения возникает перенос из старшего разряда или при вычитании перенос не возникает (происходит заем); в противном случае обнуляется.

5) Бит вспомогательного переноса АС устанавливается в " 1" при появлении переноса из третьего в четвертый разряд результата при выполнении сложения и вычитания. Используются при обработке двоично-десятичных чисел.

Форматы команд зависят от типа команд и способа адресации. Код операции представляется одним байтом. В случае прямой адресации к памяти используется адрес длиной 16 бит (т.е. макс. емкость памяти 65536 байтов).

Длина команды может быть 1, 2 или 3 байта. Многобайтовые команды хранятся в соседних ячейках памяти и адресуются по первому байту, младший байт располагается по меньшему адресу. Формат команды определяется кодом операции. Адресация памяти в микропроцессоре задается в коде операции и использует следующие способы.

1) Прямая: используется для адресации однобайтовых слов данных и двухбайтовых адресов, содержащихся в памяти или внешнем устройстве. Прямой адрес указывается во втором или во втором и третьем байтах команды.

2) Прямая регистровая: используется для адресации одно- и двухбайтовых слов, содержащихся во внутренних регистрах процессора, и указывается в байте кода операции.

3) Косвенная регистровая: используется для адресации байтов данных в памяти. Косвенный адрес содержится в паре регистров процессора (адресных указателях), указываемых в байте кода операции.

4) Непосредственная: используется в двух- или трехбайтовым форматом команд. Байт2 (или байты 2 и 3) непосредственно содержат данные (операнд или адрес, заносимый в регистр).

5) Cтековая: используется для косвенной адресации двухбайтовых слов данных или адресов, находящихся в области памяти, отведенный под стек. Адрес определяется по содержимому регистра указателя стека (SP).