Учебный микрокомпьютер “Е 97 Внутренняя

Учебный микрокомпьютер “Е 97

Внутренняя структура компьютера “Е 97” и его процессора

В состав учебного микрокомпьютера Е 97 входят следующие устройства: 1. Центральный процессор 2. Память двух видов (ОЗУ и ПЗУ) 3. Клавиатура для ввода информации 4. Дисплей для вывода информации Главным блоком компьютера служит 16 - разрядный процессор, способный работать как с двухбайтовыми словами, так и с отдельными байтами, т. е. с данными разной длины.

Структура процессора Е 97

Процессор Е 97 состоит из семи 16 -разрядных регистров (доступных программно): - 4 регистра общего назначения R 0 – R 3, - счетчика адреса команд PC, - указателя стека SP, - регистра состояния процессора PS, в котором используются только два младших бита N и Z. “Поведение” этих управляющих битов согласно общепринятым закономерностям следующее: N=0 – результат >=0 N=1 – результат <0 Z=0 – результат <>0 Z=1 – результат =0

Кроме названных программно доступных 7 регистров в Е 97 имеется ряд внутренних регистров, которые процессор использует в процессе исполнения операций. Это: - регистр команд Рк, предназначенный для хранения кода исполняемой в данный момент команды; - регистры операндов Рг 1 и Рг 2, куда считываются исходные данные; - сумматор См, в котором производится требуемое в команде действие и получается результат. Мы не можем непосредственно изменять содержимого этих “служебных” регистров, но в учебном компьютер они доступны для наблюдения.

Память Е 97 В Е 97, как и в реальном компьютере, существует память двух видов: - оперативная (ОЗУ), в которой хранится текущая информация (программа и данные) по решаемой задаче, причем она может как считываться, так и записываться. - постоянная (ПЗУ), которая предназначена только для считывания, в ней содержатся разработанные при проектировании ЭВМ подпрограммы наиболее важных и часто используемых действий, среди которых важное место занимают алгоритмы обмена с внешними устройствами. Видеопамять в Е 97 размещается в контроллере дисплея и для простоты первоначальной модели будем считать, что она не входит в адресное пространство процессора.

Структура памяти Е 97 Полное 16 -разрядное адресное пространство “Е 97” позволяет напрямую адресовать до 64 Кбайт памяти; для учебной ЭВМ это более, чем достаточно. Поэтому реально существующей памяти будут соответствовать лишь некоторые диапазоны адресов. Приняты следующие значения констант: Hi. RAM=100 Lo. ROM=4000 Hi. ROM=4180

Минимальной адресуемой ячейкой памяти в современных ЭВМ является байт. Все байты в памяти Е 97 пронумерованы и их 16 -разрядные номера находятся в пределах от 0000 до FFFF. Реальные адреса должны попадать в выделенные области (Hi. RAM=100, Lo. ROM=4000, Hi. ROM=4180). При обращении к любому другому адресу происходит аварийное прекращение выполнения программы. Байты в памяти могут объединяться в слова, которые в Е 97 состоят из двух соседних байтов (у современных процессоров обычно из четырех). Слово адресуется наименьшим из номеров байтов, причем этот адрес соответствует младшему байту слова. Для удобства изображения содержимого ОЗУ на экране дисплея будем считать, что адрес слова всегда является четным – строго говоря, это не для всех процессоров обязательно.

О хранении многобайтовых данных А. Байт с наиболее В. Байт с наиболее значащей частью (big- значащей частью (слева) end, в исходном числе он сохраняется в память по находится слева) наибольшему адресу (на сохраняется в память по наименьшему адресу (на рис. это N+3). Такой рис. это N). Такой способ принято называть называется “big-endian” “little-endian” – по-русски говорят “обратное “прямое размещение байтов”

Слово с адресом 40 равняется FF 00, а 42 – 1234, адреса 41 и 43 для слов запрещены. Нужно обратить внимание на то, что байт 40 имеет нулевое значение, а байт с адресом 41 – значение FF. Иначе говоря, байты слова хранятся в памяти Е 97 “задом наперед” – сначала младший байт (“little-end”), а затем старший (“big-end”). Именно так хранится слово в компьютерах с Intel-совместимыми процессорами.