Реклама

Наш канал:

Таненбаум Э.- Архитектура компьютера. стр.257

В дополнение ко всему, на микросхеме 8051 устанавливаются три 16-разрядных таймера, необходимых для выполнения приложений в реальном времени. Также предусмотрено четыре 8-разрядных порта ввода-вывода, через которые процессор 8051 может управлять 32 внешними кнопками, световыми индикаторами, датчиками, выключателями и т. д. Именно наличие таймеров и портов ввода-вывода делает возможным применение 8051 в качестве встроенного процессора без установки дополнительных микросхем.

Процессор 8051 относится к категории синхронных — большинство команд, которые он обрабатывает, завершаются за один цикл. Каждый цикл делится на шесть частей, называемых состояниями. В первом состоянии следующая команда вызывается из ПЗУ, и по основной шине отправляется в ре гистр IR. Во втором состоянии проводится декодирование этой команды, а значение в регистре PC увеличивается на единицу. В третьем состоянии подготавливаются операнды; в четвертом один из них передается основной шине, после чего, как правило, размещается в регистре ТМР1 и выполняет роль операнда АЛУ. В этом же состоянии возможно копирование содержимого АСС в регистр ТМР2, после чего оба АЛУ становятся готовы к дальнейшей обработке. В пятом состоянии происходит выполнение команд АЛУ. Наконец, в шестом состоянии результаты выполнения команд АЛУ передаются обратно основной шине. Одновременно в регистре ROM ADDR проводится подготовка к вызову следующей команды.

Об устройстве 8051 можно было бы рассказать подробнее, однако имеющегося описания и схемы, изображенной на рис. 4.35, вполне достаточно для того, чтобы получить общее представление. Резюмируя вышеизложенное, отметим, что 8051 состоит из одной основной шины (что позволяет уменьшить размер микросхемы), гетерогенного набора регистров, трех таймеров и четырех портов, подключенных к основной шине, а также нескольких дополнительных регистров, соединенных с локальной шиной. В течение каждого цикла тракта данных два АЛУ получают на входе по одному операнду, после чего, как и в более современных системах, результаты сохраняются в регистре.

Сравнение процессоров Pentium, UltraSPARC и 8051

Приведенные три процессора во многом отличаются друг от друга, однако у них есть удивительная общность, которая может помочь в разработке компьютера. Pentium 4 поддерживает унаследованный набор CISC-команд, который инженеры компании Intel рады бы слить в ближайший водоем, но этим бы они безусловно нарушили природоохранное законодательство. UltraSPARC III — классическая RISC-система с эффективным набором команд. 8051 — простой 8-разрядный процессор, применяемый в качестве встроенного компьютера. В основе всех представленных примеров — набор регистров и один или несколько АЛУ, выполняющих простые арифметические и булевы операции с операндами из регистров.

Несмотря на различия, все три машины имеют сходные функциональные блоки. Все функциональные блоки получают микрооперации, в которых содержится код операции, а также указаны два входных и один выходной регистр. Все они могут выполнять микрооперацию за один цикл. Все они конвейеризированы и поддерживают прогнозирование ветвлений. Наконец, все содержат разделенную кэш-память для команд и для данных.