Nazorat uchun savollar
1.Boshqarishda o‘rnatilgan tizim bajaradigan masalalarni sanab bering.
2.16-razryadli va 32-razryadli MK oilasining rusumlarini va texnik ko‘rsatgichlarini
keltiring.
3. Grafik protsessorlar haqida ma’lumot bering (DSP).
4.Mikrokontrollerning umumlashtirilgan tarqibini bayon qiling.
4-MA’RUZA
Mavzu: MIKROKONTROLLERNI TAShKILLAShTIRISh
Reja:
4.1.Mikrokontroller protsessori.
4.2.Mikrokontrollerning umumiy hotirasi.
4.3.Kesh-hotirani tashkillashtirish.
Tayanch iboralar:
modulli tamoil, protsessor yadrosi, markaziy protsessor,
mikrokontroller, dasturlar hotirasi, arifmetik – mantiqiy qurilma,
kesh-hotira.
4.1.Mikrokontroller protsessori
Modulli tamoil asosida qurilgan bir oilaning barcha MK lari bir hil
protsessor yadrosiga ega bo‘ladilar va MK ning turli modellarini ajratib turuvchi
o‘zgaruvchan funksional blokka ega bo‘ladi. 4.1-chizmada modulli MK tarkibiy
sxemasi keltirilgan.
4.1-chizma. Mikrokontrollerning asosiy funksional bloklari
Синхрониза
циялаш
схемаси
Процессор
Иш тартибини
бошқариш
схемаси
Г
ДХҚ
ОХҚ
к/ч портлар
Тайме
р
АРЎ
АШ
МШ
61
Protsessor yadrosi o‘z tarkibiga quyidagi qurilmalarni oladi:
-markaziy protsessor;
-manzil, axborot va boshqarish shinalar tarkibida kontrollerning ichki magistrali
(KIM);
-MK sinxronizatsiyalash sxemasi;
-MK ish tartibini boshqarish sxemasi, shu jumladan yana pasaytirilgan energiyani
istemol ish tartibini quvvatlash, dastlabki ishga tushurish (sbros, tashlash) va x.k.
o‘z ichiga olgan.
O‘zgaruvchan funksional blok o‘z tarkibiga turli hildagi va turli sig‘imga ega
bo‘lgan hotira modullarini, kiritish/chiqarish portlarini, takt generator modulini (G),
taymerni oladi. Nisbattan oddiy mikrokontrollerlarda uzulishlarga ishlov berish
moduli
protsessor
yadrosining
tarkibiga
kiradi.
Ancha
murakkab
mikrokontrollerlarda esa u rivojlangan imkoniyatli alohida modul sifatida bo‘ladi.
O‘zgaruvchan funksional blok tarkibiga qo‘shimcha modul sifatida kuchlanish
komparatori, analog-raqam o‘zgartiruvchi (ARO‘) va boshqalar kirishi mumkin. Har
bir modul MK tarkibida kontrollerning ichki magistralining (KIM) protokollarini
hisobga olingan holda ishlashi uchun loyihalashtiriladi. Ushbu yondoshuv bir oila
ichida tarkibi jixatidan turli MK yaratish imkonini beradi.
Protsessor bevosita ikkilik tizimida havola qilingan axborotlarga ishlov
berishni va buyruqlar ketma-ketligiga mos ravishda bu jarayonni boshqarishni
amalga oshiradi. Takt generatori (G) MK qurilmalaridagi jaroyolarni o‘tishini
sinxronizatsiyalash uchun tayanch signallar ketma-ketligini hosil qilishni bajaradi.
Shina kontrolleri mikrokontrollerdagi buyruqlarni bajarilishining turli bosqichlarini
taktlovchi va mikrokontrollerning tashqi qurilmalari bilan axborot almashuvini
taminlovchi ichki magistrallarda (axborotlar va manzillar magistrallari) tarqaluvchi
impuls ketma – ketligini shakillantirishni hosil qiladi (4.1-chizma). Protsessor
yadrosining tarkibiga MK ishlashini ish tartiblarini sinxronizatsiyalash va
boshqarishni taktlovchi sxema kiradi.
62
Buyruqlar protsessorning buyruqlar hotirasida berilgan manzilda (yacheyka
nomerida) joylashadi va u bajarilayotgan operatsiyani bayon qiluvchi hamda
operandalarni beruvchi (axborotlar, ular ustida operatsiya bajariladi) boshqarish
kodlaridir. Har bir MK buyruqlar ro‘yxati va ularni o‘lchami bilan harakterlanadigan
ma’lum buyruqlar tizimiga ega. Buyruqlar tizimi operatsiyalar to‘plamidan iborat
bo‘lib, MK protsessori tomonidan bajariladi. Buyruqlar ro‘yxatidan to‘rtta
operatsiyalar guruhini ajratish mumkin:
➢
axborotlarni uzatish operatsiyasi (hotira yacheykalari o‘rtasida va boshqa
mikrokontrollerning dasturiy –ega bo‘lish elementlari o‘rtasida);
➢
arifmetik operatsiyalar (qo‘shish, ayirish, ko‘paytirish, bo‘lish);
➢
mantiqiy operatsiyalar (“VA”, “YoKI”, invertlash, “YoKI” ni inkori, turli
surishlar);
➢
boshqarishni uzatish operatsiyalari (manzil bo‘yicha shartsiz o‘tish, tenglik sharti
bo‘yicha o‘tish yoki operandalarni teng emasligi bo‘yicha o‘tish, dastur ostiga
o‘tish va undan qaytish).
Buyruq o‘lchami dasturning navbatdagi qadamida bajariladigan operatsiyani,
kirish va chiqish operandalarni, shuningdek dasturning keyingi qadamida bajarilishi
kerak bo‘lgan buyruq manzilini aniqlashga imkon beradi. Buyruqlar vazifasi
bo‘yicha oddiy shaxsiy kompyuter buyruq turidan kam farq qiladi, umuman
protsessorning o‘zini tarkibi esa oddiy protsessorning soddalashtirilgan variantidan
iborat (4.2-chizma).
Bajariladigan buyruq turi operatsiya kodi (OPK) tomonidan beriladi.
Operandalarni berish uchun quyidagi manzillash usullari ishlatiladi:
➢
aniq bo‘lmagan: operand ko‘rsatilmaydi, sababi unga so‘zsiz ega bo‘lish
mumkin (masalan, uni joylashtirish yagona bo‘lishi mumkin bo‘lganligi
sababli);
➢
bevosita: kirish operandi buyruq tarkibiga kiritiladi (masalan, konstantalarni
berish maqsadida);
➢
to‘g‘ri: buyruqda axborotlar hotirasidagi operanda joylashgan manzil
ko‘rsatiladi;
63
➢
bilvosita: buyruqda axborotlar hotirasining yacheyka manzili ko‘rsatiladi,
axborotlar hotira yacheyka manzilida operand joylashgan (masalan, dastur
qismini ko‘p marotabadan takrorlanishida buyruq operanda qiymatini
o‘zgartirish qulay ketma-ket joylashgan axborotlarga ega bo‘lishni
tashkillashtirishda, shu orqali qidirilayotgan axborot manzilini o‘zgartirib);
➢
nisbiy: buyruqda axborotlar hotirasining yacheyka manzili ko‘rsatiladi, uning
qiymatiga qandaydir kattalik qo‘shilgan bo‘lib (aniqmas holda berilgan)
axborotlar hotirasidagi yacheyka manzilini beradi, u bo‘yicha qidirilayotgan
operand joylashgan (masalan, axborotlar jadvali elementiga murojat
qilinganda, qidirilayotgan operandani jadvalning boshlanishiga nisbattan
surilish bo‘yicha topish oson). Keyingi bajariladigan buyruq manzili aniqmas
holda xuddi dastur hotira manzili kabi beriladi, bu esa ko‘pchilik dasturlarda
buyruqlar ketma-ketligini chiziqli bo‘laklari ko‘pligi bilan tushuntiriladi.
Sikllarni, dastur ostilarni, shartlar bo‘yicha shoxlanishlar va xokazolarni
tashkil qilishda uni aniq berish uchun buyruqlarni ishlatiladi, ularni OPK lari
ma’lum boshqarishni uzatish buyrug‘ini kodlashtiradi.
Mikrokontrollerda buyruqlarni bajarilish tartibi quyidagicha amalga oshiriladi.
Tashlash impulsining ta’siri tugashi bilan protsessor rigistrlarini ishga tushirish
amalga oshiriladi. Buyruqlar sanoq qurilmasiga boshlog‘ich ishga tushirish manzili
kritiladi. Buyruqlar sanoq qurilmasidagi manzil bo‘yicha dasturlar hotirasining
hududidan shina kontrolleri hosil qiladigan boshqarish signalining ta’siri ostida
buyruqlar registriga kontroller bajaradigan dasturning navbatdagi buyrug‘i
yuklanadi.
Har qanday buyruqni bajarilishi elementar harakatlarning ketma-ketligidan
iborat (mikrooperatsiyalar): operatsiya turini va talab etilayotgan operandalarni
turgan joyini aniqlash, ularni hotiradan o‘qish, bajaruvchi blok uchun harakat kodini
hosil qilish amallarini bajarish, natijani yozish, navbatdagi buyruq manzilini
aniqlash maqsadida buyruqlarni shifrdan chiqarish. Bu amallarni batafsilroq ko‘rib
chiqamiz.
64
4.2-chizma.Mikrokontroller protsessorining tarkibiy sxemasi
.
Dasturlar hotirasidan OPK o‘qiladi, buyruqlar shifrdan chiqariladi va
mikrodasturli avtomatga (MDA) beriladi, ushbu bosqichda buyruqqa ishlov
berishga zarur bo‘lgan boshqarish signallari shina kontrolleridan keladi va u
sinxronlashning har bir navbatdagi takti bilan ishlab chiqariladi. Protsessorda
arifmetik va mantiqiy operatsiyalarni, surish, nolga o‘tqazishlarni arifmetik –
mantiqiy qurilma (AMQ) tomonidan ta’minlanadi. Axborotlar ikkilik-o‘nlik
tizimida ifodalanganda, maska kodi AMQ da bitlar ustida operatsiya
bajarilayotganda va shuningdek konstanta kodini berganda konstantalar hotirasi
tuzatish kodlarini hosil qilishni ta’minlaydi. AMQ da operatsiya bajarilgandan so‘ng
vaqtincha axborotni saqlash uchun kirish operandalar registrlari mo‘ljallangan,
unga axborot tegishli ko‘rsatuvchini ishlatib axborotlar hotira hududidan kiritiladi.
Ахборотлар хотираси
Кириш операндалар
регистри
Константалар
хотираси
АМҚ
Натижалар
регистри
Сўз холат
регистри
Микропрограммали автомат
Буюруқлар дешифратори
Буюруқлар регистри
Дастурлар хотираси
65
AMQ da operatsiyalarni bajarish to‘xtagach uning natijasi natijalar registriga
kiritiladi, shuningdek operatsiyani bajarilish belgilari shakillanadi (to‘lish, surilish,
natija ishorasi), u belgilar protsessorning so‘z holat registriga kiritiladi va operatsion
tizim tomonidan o‘qilish va tahlillash uchun ega bo‘lishi mumkin (masalan,
arifmetik to‘lish bo‘lganligi tufayli dasturning boshqa shoxchasiga o‘tishini
tashkillashtirish uchun). So‘ng axborotlar ko‘rsatgichiga axborotlar hotira
yacheykasining manzili ketma-ket kiritiladi, ularga buyruqlar natijasini joylash
zarur (bu manzillar chiqish operandalarning manzillar maydonidan olinadi) va
axborotlar ko‘rsatgichi tomonidan manzillanib operanda natija registrlaridan
axborotlar hotira yacheykasiga kiritiladi. MK protsessorlarida stek hotira ishlatiladi
(operativ hotirani ajratilgan xududi), undan asosiy dasturdan chiqish nuqtalarini va
uzilish dasturiga ishlov berib bo‘lgach unga qaytish jarayonini hotiralab qolishni
joriy etish uchun foydalaniladi.
MP ning eng oddiy funksiyalaridan biri - ikki sonni qo‘shishni ko‘rib
chiqamiz.
Faraz qilaylik, mikroprotsessoning buyruq so‘zining tarkibi quyidagi
ko‘rinishga ega:
Operatsiya kodi
Operanda manzili
Keyingi buyruq manzili
4.1-jadval.
OXQ
yacheykasi
Buyruq
Harakat
2051
01 0641 2052
0641 yacheyka qiymatini akkumulatorga yozish
2052
15 0642 2053
0642 yacheyka qiymatini akkumulatorda
qo‘shish
2053
02 0643 2054
Akkumulator qiymatini 0643 yacheykaga
yozish
2054
00 0000 0000
To‘xta
0641
A qo‘shiluvchi
66
0642
V qo‘shiluvchi
0643
Natija
Bu holda dastur tarkibi quyidagi ko‘rinishga ega bo‘ladi:
1 – qadam –OXQ dan qo‘shiluvchilarni o‘qish;
2 – qadam – qo‘shiluvchilarni arifmetik-mantiqiy qurilmaga (AMQ) yozish;
3 – qadam – qo‘shish;
4 – qadam – natijani OXQ yozish;
5 – qadam – to‘xtash.
Faraz qilaylik, operatsiya kodi quyidagicha:
01 – operandani OXQ dan akkumulatorga chaqirish;
02 – akkumulator qiymatini OXQ yozish;
15 – akkumulatordagi qiymatni OXQ yacheykasidagi qiymatga qo‘shish;
00 – to‘xtash.
4.1-jadvaldan ko‘ramizki, mikroprotsessorning har bir buyrug‘iga operatsiya
kodi to‘g‘ri keladi. Mikroprotsessorning operatsiyalar soni ichki buyruqlar
registrining kattaligi bilan belgilanadi. Demak, agarda buyruqlar registrining
razryadi 8 bitli bo‘lsa, u holda bundek mikroprotsessorning buyruqlar tizimida
256 ta bo‘lishi mumkin bo‘lgan operatsiyalar sonidan ko‘p bo‘lishi mumkin emas.
|
