В этом разделе рассмотрены основные аспекты организации регистров и арифметического устройства микропроцессоров (МП), отличающие их от больших электронно-вычислительных машин (ЭВМ).
Особенности Регистров Микропроцессоров:
- Ограниченный размер кристалла: Это ограничивает количество и размер регистров, доступных в однокристальном микропроцессоре, таких как Intel 8080 или Motorola 6800.
- Использование ПЗУ для хранения программ: В микропроцессорах, таких как Intel 4040, невозможно хранение адресов или данных в программной памяти.
- Ограниченная емкость ОЗУ: Это влияет на объем данных, которые могут быть обработаны и хранены, особенно в процессорах с ограниченной памятью.
- Узкий формат слов: Адрес памяти может занимать несколько слов, что усложняет адресацию, как например, в Motorola 6800.
- Механизм обработки прерываний: Регистры должны быть адаптированы для быстрого реагирования на прерывания, как это видно в процессорах Intel 4040 и Signetics 2650.
- Структуры специального назначения: Некоторые регистры предназначены для конкретных функций, например, калькуляции или управления терминалами, как в случае с Scientific Micro Systems Interpreter.
Типичные особенности архитектуры микропроцессоров:
- Наличие нескольких регистров общего назначения, варьирующихся от 6 до 64 в различных моделях, например, в Fairchild F8 и Intel 8080.
- Наличие одного или нескольких аккумуляторов, как в Motorola 6800, где их два.
- Использование стековой памяти для хранения адресов возврата при вызове подпрограмм, как в Intel 4040 и Signetics 2650.
- Особенности в организации регистров для обработки прерываний.
- Переменная длина некоторых регистров для размещения длинных адресов или данных.
- Программный доступ к некоторым регистрам адреса, что облегчает управление данными.
- Использование спаренных регистров для различных целей, увеличивающее гибкость программирования.
- Наличие длинных индексных регистров для сложной адресации, как в Motorola 6800.
Арифметическое устройство микропроцессора:
- Большинство микропроцессоров имеют базовые арифметические устройства, способные выполнять простые операции, как в Data General micro-Nova.
- Лишь некоторые модели оснащены аппаратными средствами для умножения и деления, например, Texas Instruments 9900.
- Арифметические и логические возможности микропроцессоров ограничены по сравнению с большими ЭВМ.
- Арифметическое устройство обычно взаимодействует с аккумулятором и временными регистрами, как в Intersil 6100.
- Многие микропроцессоры имеют специализированные блоки для решения определенных задач, например, десятичного сложения в Intel 4040.
Таким образом, микропроцессоры представляют собой уникальную и специализированную архитектуру, оптимизированную для конкретных приложений и ограничений, связанных с размером, эффективностью и стоимостью.