마이크로컴퓨터에서 연산장치와 제어기를 총칭하여 무엇이라고 합니까?

마이크로컴퓨터에서는 연산장치와 컨트롤러를 합쳐서 "마이크로프로세서"라고 부릅니다. 마이크로프로세서는 하나 또는 몇 개의 대규모 집적 회로로 구성된 중앙 처리 장치입니다. 일반적으로 마이크로프로세서 칩은 컨트롤러, 산술 장치, 레지스터 및 이들을 연결하는 내부 버스와 같은 구성 요소와 통합됩니다.

마이크로컴퓨터에서는 연산장치와 컨트롤러를 합쳐서 "마이크로프로세서"라고 부릅니다.

마이크로프로세서는 하나 또는 몇 개의 대규모 집적 회로로 구성된 중앙 처리 장치입니다. 이 회로는 제어 구성 요소와 산술 논리 구성 요소의 기능을 수행합니다.

일반적으로 마이크로프로세서 칩은 컨트롤러, 산술 장치, 레지스터 및 이들을 연결하는 내부 버스와 같은 구성 요소를 통합합니다.

마이크로프로세서는 외부 메모리 및 논리 구성 요소와 명령 가져오기, 명령 실행, 정보 교환 등의 작업을 완료할 수 있는 마이크로컴퓨터의 컴퓨팅 제어 부분입니다. 메모리 및 주변 회로 칩과 결합하여 마이크로컴퓨터를 구성할 수 있습니다.

구성

마이크로프로세서는 산술 논리 장치(ALU, 산술 논리 장치)와 일반 레지스터 그룹(명령 표시기라고도 함)으로 구성됩니다. /버퍼; 내부 버스 구성. 운영자와 컨트롤러는 주요 구성 요소입니다.

산술 논리 장치

산술 논리 장치 ALU는 주로 산술 연산(+, -, ×, ¼, 비교)과 다양한 논리 연산(AND, OR, NOT, XOR, Shift) 및 기타 연산을 완료합니다. ALU는 조합 회로이며 피연산자를 등록하는 기능이 없습니다. 따라서 피연산자를 저장하기 위해 임시 레지스터 TMP와 누산기 AC라는 두 개의 레지스터가 있어야 합니다. 누산기는 ALU에 피연산자를 제공할 뿐만 아니라 ALU의 연산 결과도 수신합니다.

레지스터 배열은 실제로 마이크로프로세서 내부의 RAM과 동일합니다. 일반 레지스터 그룹과 특수 레지스터 그룹의 두 부분으로 구성됩니다. 일반 레지스터(A, B, C, D)는 데이터를 저장하는 데 사용됩니다. 작업과 관련된 결과 또는 주소. 일반적으로 두 개의 8비트 레지스터로 사용할 수 있습니다. 프로세서 내부의 이러한 레지스터를 사용하면 메모리에 대한 빈번한 액세스를 피할 수 있고 명령 길이와 명령 실행 시간을 단축할 수 있으며 기계의 실행 속도를 향상시키고 프로그래밍을 용이하게 할 수 있습니다. 특수 레지스터에는 프로그램 카운터 PC, 스택 포인터 SP 및 플래그 레지스터 FR이 포함됩니다. 해당 기능은 고정되어 있으며 주소 또는 주소 기본 값을 저장하는 데 사용됩니다. 그 중:

A) 프로그램 카운터 PC는 다음에 실행할 명령의 주소를 저장하는 데 사용되므로 프로그램의 실행 순서를 제어합니다. 명령어를 순차적으로 실행하는 조건에서 명령어의 바이트를 가져올 때마다 PC의 내용이 자동으로 1씩 증가합니다. 프로그램 전송이 발생하면 새로운 명령어 주소(대상 주소)를 PC에 로드해야 하며 이는 일반적으로 전송 명령어에 의해 구현됩니다.

B) 스택 포인터 SP는 스택의 최상위 주소를 저장하는 데 사용됩니다. 스택은 메모리의 특정 영역입니다. 새로운 데이터가 스택에 푸시되면 스택의 원래 정보는 변경되지 않고 스택에서 데이터가 팝될 때 스택의 최상위 위치만 변경되는 "후입 선출" 방식에 따라 작동합니다. 스택 상단의 데이터가 팝됩니다. 스택의 상단 위치를 자동으로 조정합니다. 즉, 스택에서 데이터를 푸시하거나 팝할 때 항상 스택의 맨 위에서 수행됩니다. 스택이 초기화되면(즉, 메모리 내 스택의 맨 아래 위치가 결정됨) SP의 내용(즉, 스택 맨 위의 위치)이 CPU에 의해 자동으로 관리됩니다.

C) 플래그 레지스터는 PSW(Program Status Word) 레지스터라고도 하며, 산술 및 논리 연산 명령어 실행 후 결과 특성을 저장하는 데 사용됩니다. 예를 들어 결과가 0인 경우 캐리 또는 오버플로가 발생합니다. 플래그가 생성됩니다.

타이밍 및 제어 로직은 마이크로프로세서의 핵심 제어 구성 요소입니다. 이는 메모리에서 명령어 가져오기, 명령어 분석(예: 명령어 디코딩), 명령어 연산 및 피연산자 주소 가져오기 등을 포함하여 전체 컴퓨터를 제어하는 ​​역할을 합니다. 명령어에 의해 지정된 연산은 연산 결과를 메모리나 I/O 포트 등으로 보냅니다. 또한 해당 제어 신호를 마이크로컴퓨터의 다른 구성 요소에 보내 CPU의 내부 및 외부 구성 요소를 조정합니다.

내부 버스는 마이크로프로세서의 기능 구성 요소를 연결하고 마이크로프로세서 내에서 데이터 및 제어 신호를 전송하는 데 사용됩니다.

마이크로프로세서 자체는 독립적인 작업 시스템을 구성할 수 없으며 독립적으로 프로그램을 실행할 수도 없다는 점을 지적해야 합니다. 독립적으로 작동하려면 먼저 메모리와 입출력 장치를 갖추어 완전한 마이크로컴퓨터를 구성해야 합니다.

메모리

마이크로컴퓨터의 메모리는 현재 사용 중이거나 자주 사용하는 프로그램이나 데이터를 저장하는 데 사용됩니다. 메모리는 읽고 쓰는 방법에 따라 RAM(Random Access Memory)과 ROM(Read Only Memory)으로 구분됩니다. RAM은 읽기/쓰기 메모리라고도 합니다. 작업 중에 CPU는 필요에 따라 언제든지 해당 내용을 읽거나 쓸 수 있습니다. RAM은 휘발성 메모리입니다. 즉, 전원이 꺼지면 내용이 손실되므로 임시 프로그램과 데이터만 저장할 수 있습니다. ROM의 내용은 읽을 수만 있고 쓸 수는 없습니다. ROM에 저장된 정보는 전원이 꺼진 후에도 변경되지 않습니다. 따라서 ROM은 영구 프로그램과 데이터를 저장하는 데 자주 사용됩니다. 운영체제의 초기 부팅 프로그램, 모니터링 프로그램, 기본 입출력 관리 프로그램 BIOS 등

I/O 인터페이스

입/출력 인터페이스 회로는 마이크로컴퓨터의 중요한 구성 요소입니다. 마이크로컴퓨터를 외부 입출력 장치 및 각종 제어 대상과 연결하여 외부 세계와 정보를 교환하는 논리 제어 회로이다. 주변 장치는 구조, 작동 속도, 신호 형태 및 데이터 형식이 다르기 때문에 시스템 버스에 직접 연결할 수 없습니다. CPU와의 정보 교환을 위해서는 중간 변환을 위해 입출력 인터페이스 회로를 사용해야 합니다. I/O 인터페이스는 I/O 어댑터라고도 하며, 서로 다른 주변 장치에는 서로 다른 I/O 어댑터가 장착되어야 합니다. I/O 인터페이스 회로는 마이크로컴퓨터 응용 시스템에 없어서는 안될 중요한 부분입니다. 마이크로컴퓨터 응용 시스템의 개발 및 설계는 실제로 주로 I/O 인터페이스의 개발 및 설계입니다. 따라서 I/O 인터페이스 기술은 본 과목에서 논의하는 중요한 내용 중 하나이며, 이에 대해서는 8장에서 자세히 소개하도록 한다.

버스

버스는 컴퓨터 시스템의 구성 요소들 간에 정보를 전송하는 공통 채널이며, 마이크로컴퓨터의 중요한 구성 요소입니다. 이는 구동 및 격리를 위한 여러 통신 회선과 다양한 3상태 게이트 장치로 구성됩니다. 마이크로컴퓨터의 구조는 항상 버스 구조를 채택하고 있습니다. 즉, 마이크로컴퓨터를 구성하는 기능 구성요소(마이크로프로세서, 메모리, I/O 인터페이스 회로 등)가 버스를 통해 연결되는 마이크로컴퓨터 시스템의 독특한 구조입니다. . 버스 구조를 채택한 후 시스템 내 기능 구성 요소 간의 상호 관계는 버스를 향한 각 구성 요소 간의 단일 관계로 변환됩니다. 구성 요소(기능 보드/카드)가 버스 표준을 준수하면 연결이 가능합니다. 이 버스 표준을 사용하여 시스템에 시스템 기능을 쉽게 확장하거나 업데이트할 수 있으며 구조가 간단하고 신뢰성이 크게 향상됩니다. 마이크로컴퓨터에서 버스는 그림 1.4와 같이 위치와 용도에 따라 다음과 같은 4가지 레벨로 나눌 수 있습니다.

(1) 온칩 버스: 마이크로프로세서 칩 내부에 위치하므로 칩 내부 버스라고 합니다. 내부 ALU와 마이크로프로세서의 다양한 레지스터 등의 구성요소 간 상호 연결 및 정보 전송에 사용됩니다(그림 1.3의 내부 버스는 온칩 버스입니다). 칩 면적과 외부 핀 수의 제한으로 인해 대부분의 온칩 버스는 단일 버스 구조를 채택합니다. 이는 내부 데이터 전송 속도를 높여야 하는 경우 듀얼 버스 또는 수율을 향상시키는 데 도움이 됩니다. 3개의 버스 구조도 사용할 수 있습니다.

(2) 칩 버스 : 칩 버스는 컴포넌트 레벨(칩 레벨) 버스 또는 로컬 버스라고도 합니다. 마이크로컴퓨터 마더보드, 단일 트리거 및 기타 플러그인 보드 및 카드(예: 다양한 I/O 인터페이스 보드/카드)는 그 자체로 완전한 하위 시스템입니다. 보드/카드에는 CPU, RAM, ROM 및 다양한 I/O 인터페이스가 포함되어 있습니다. 이와 같은 칩은 버스를 통해서도 연결됩니다. 이는 구조를 단순화하고, 연결을 줄이고, 신뢰성을 향상시키며, 정보 전송 및 제어를 용이하게 하기 때문입니다. 각종 보드와 카드의 칩을 연결하는 버스를 보통 칩 버스, 컴포넌트 레벨 버스라고 부른다.

완전한 마이크로컴퓨터에 비해 다양한 보드/카드는 단지 서브시스템이자 부품일 뿐이므로 칩 버스를 로컬 버스라고도 하며, 마이크로컴퓨터의 기능적 구성 요소를 연결하는 데 사용되는 버스를 플러그인 카드라고 합니다. . 시스템 버스를 호출합니다. 로컬 버스는 7장에서 논의할 중요한 개념이다.

(3) 내부 버스: 내부 버스는 시스템 버스 또는 보드 레벨 버스라고도 합니다. 이 버스는 그림 1.2와 같이 마이크로컴퓨터의 기능적 구성 요소를 연결하여 완전한 마이크로컴퓨터 시스템을 형성하는 데 사용되므로 시스템 버스라고 합니다. 시스템 버스는 마이크로컴퓨터 시스템에서 가장 중요한 버스이다. 사람들이 일반적으로 마이크로컴퓨터 버스라고 부르는 것은 PC 버스, AT 버스(ISA 버스), PCI 버스 등과 같은 시스템 버스를 의미한다. 시스템 버스는 우리가 논의할 핵심 포인트 중 하나입니다.

시스템 버스를 통해 전송되는 정보에는 데이터 정보, 주소 정보, 제어 정보가 포함됩니다. 따라서 시스템 버스에는 데이터 버스 DB(Data Bus), 주소 버스 AB(Address Bus) 및 제어라는 서로 다른 기능을 가진 세 가지 버스가 포함됩니다. 그림 1.2에 표시된 대로 버스 CB(제어 버스).

데이터 버스 DB는 데이터 정보를 전송하는 데 사용됩니다. 데이터 버스는 양방향 3상태 버스입니다. 즉, CPU에서 메모리나 I/O 인터페이스와 같은 다른 구성 요소로 데이터를 전송할 수 있고, 다른 구성 요소에서 CPU로 데이터를 전송할 수도 있습니다. 데이터 버스의 비트 수는 마이크로컴퓨터의 중요한 지표이며 일반적으로 마이크로프로세서의 워드 길이와 일치합니다. 예를 들어 Intel 8086 마이크로프로세서의 워드 길이는 16비트이고 데이터 버스 폭도 16비트입니다. 데이터의 의미는 실제 데이터, 명령 코드 또는 상태 정보일 수 있으며 때로는 제어 정보일 수도 있으므로 실제 작업에서는 데이터 버스를 통해 전송되는 것이 반드시 그렇지는 않다는 점을 지적해야 합니다. 진정한 의미의 데이터.

주소 버스 AB는 주소를 전송하는 데 특별히 사용됩니다. 주소는 CPU에서 외부 메모리 또는 I/O 포트로만 전송될 수 있으므로 주소 버스는 항상 단방향 및 3상태이며 이는 데이터와 다릅니다. 버스. 주소 버스의 비트 수는 CPU가 직접 주소를 지정할 수 있는 메모리 공간의 크기를 결정합니다. 예를 들어 8비트 마이크로컴퓨터의 주소 버스가 16비트인 경우 주소 지정 가능한 최대 공간은 2^16=64KB입니다. 16비트 마이크로컴퓨터의 주소 버스는 2^16=64KB이고 주소 지정 가능한 공간은 2^20=1MB입니다. 일반적으로 주소 버스가 n 비트인 경우 주소 지정 가능한 공간은 2^n 바이트입니다.

제어 버스 CB는 제어 신호와 타이밍 신호를 전송하는 데 사용됩니다. 제어 신호 중 일부는 마이크로프로세서에 의해 메모리 및 I/O 인터페이스 회로로 전송됩니다(예: 읽기/쓰기 신호, 칩 선택 신호, 인터럽트 응답 신호 등). 일부는 다른 구성 요소에 의해 CPU로 피드백됩니다. 예: 인터럽트 애플리케이션 신호, 리셋 신호, 버스 요청 신호, 제한된 준비 신호 등 따라서 제어 버스의 전송 방향은 일반적으로 양방향인 특정 제어 신호에 의해 결정됩니다. 제어 버스의 비트 수는 시스템의 실제 제어 요구에 따라 결정됩니다. 실제로 제어 버스의 구체적인 상황은 주로 CPU에 따라 달라집니다.

(4) 외부 버스: 통신 버스라고도 합니다. 두 개의 마이크로컴퓨터 시스템 간의 통신, 마이크로컴퓨터 시스템과 다른 전자 기기 또는 전자 장비 간의 통신 등 두 시스템 간의 연결 및 통신에 사용됩니다. 일반적으로 사용되는 통신 버스에는 IEEE-488 버스, VXI 버스 및 RS-232 직렬 버스가 포함됩니다. 외부 버스는 마이크로컴퓨터 시스템 자체에 고유한 것이 아니라 마이크로컴퓨터 응용 시스템에서만 발견됩니다.

위 내용은 마이크로컴퓨터에서 연산장치와 제어기를 총칭하여 무엇이라고 합니까?의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!