Mikrocomputertechnik

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Ilse Baum
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1 Entwiklunggehihte der Mikroprozeoren Jhr µp-typ 1. Genertion 1971 Intel Bit ALU, 16x4Bit Regiter, 12 Bit Adreu, 45 Befehle, 2250 Trnitoren 1972 Intel Bit ALU, 6x8 Bit Regiter, 14 Bit Adreu, 30 µe/befehl, 2.Genertion 1972 Intel Bit Prozeor, 16 Bit Adreu,2µe/Befehl,75 Befehle, 5000 Trnitoren, Interruptfähig 1974 Motorol Intel 8085 Zilog Z80 3. Genertion Weiterentwiklung de Intel Bit Prozeor, Trnitoren, 20 Bit Adreu Intel Ein-Chip Computer 1979 Motorol Bit Regiter, 16 MB Adreereih, Trnitoren Z8000 Intel 8088 Motorol Intel Intel Motorol NS 3 Intel Motorol Bit Dtenu, intern 16 Bit 4. Genertion -Bit Prozeoren, Trnitoren, virtuelle Speiherverwltung integriert 1,2 Mio Trnitoren, FPU integriert 1993 Intel Pentium 3,1 Mio Trnitoren, 16 Kyte Che, 64/-Bit Prozeor DEC Alph Chip IBM/Motorol/ Apple: PowerPC Bit RISC-Chip, 2,8 Mio Trnitoren /64 Bit RISC Chip,2,8 Mio Trnitoren

Genertion 1972 Intel 8080 8-Bit Prozeor, 16 Bit Adreu,2µe/Befehl,75 Befehle, 5000 Trnitoren, Interruptfähig 1974 Motorol 6800 1976 Intel 8085 Zilog Z80 3.

2 Blokhltild Peripherie externer Speiher Tkt µp/ze/cpu Input/Output (I/O) Rehenwerk Steuerwerk RAM ROM Anpßlogik Dtenu Adreu Steueru Sytemu idirektionl unidirektionl

3 Einfhte Prozeorrhitektur mit Akku Sttu C Z 8 Akku ALU 8 Speiher 2 Dtenu 3 IR OP 8 Adree PC 8 Deoder 5 5 R/W Adreu Treier Treier Treier PC Progrm Counter Akku Akkumultor OP Opertion ALU Arithmeti Logi Unit IR Intrution Regiter C Crry Z Zero Befehllite: OpCode Deziml Mnemoni HALT LOAD mem STORE mem ADD mem SUB mem JMP mem JMPC mem JMPZ mem

Arithmeti Logi Unit IR Intrution Regiter C Crry Z Zero Befehllite: OpCode Deziml Mnemoni 000 0

4 Reliierung der ALU Reliierung de Prozeor l digitle Shltung Befehltz der ALU eteht u : Addition (ADD mem) Sutrktion (SUB mem) Lden (LOAD mem) Die ALU wird l -ALU reliiert Kerntük der ALU it ein Addierer Addierer S = XOR C = AND & =1 Hl-Addierer

mem) Die ALU wird l -ALU reliiert Kerntük der ALU it ein Addierer

5 Vollddierer: Berükihtigung de Üertrg u der vorigen Stelle +1 Vollddierer HA +1 >=1 HA Wird ufgeut u 2 Hlddieren, die Oderverknüpfung der rry` ergit d rry der nähten Stelle Addidtion mehrerer Bit (z.b. 1 Byte) wird durh Prllelhltung mehrer 1- Bit Addierer erreiht n n n+1 0 n 2 1 0

ergit d rry der nähten Stelle Addidtion mehrerer Bit (z.b.

6 Lod mem: Lden de Akku mit dem Inhlt einer Adree => Addition einer 0 & Steuerleitung (trl1) 0 = Lden 1 = Addition +1 Vollddierer Su mem: Sutrktion => Addition de 2er Komplement 2er Komplement : Invertieren (Exor) und Addition einer 1 =1 Steuerleitung (trl2) 0 = Addition 1 = Sutrktion +1 Vollddierer 1

Sutrktion => Addition de 2er Komplement 2er Komplement : Invertieren

7 Ctrl1 0 0 Ctrl2 & =1 & =1 & = LOAD Ctrl1 = 0 Ctrl2 = 0 ADD Ctrl1 = 1 Ctr2 = 0 SUB Ctrl1 = 1 Ctrl2 = 1

8 Struktur eine 16/ Bit µp Um den Dtenfluß ei der Befehlereitung innerhl eine µp zu etrhten, gehen wir von einem Modell eine 16/ Bit µ u. D Modell it dem Prozeor MC von Motorol nhempfunden. Regitertz D (Dten) ALU PSR Regitertz A (Adreen) Opernd 1 OR1 Rehenwerk Opernd 2 OR2 Treier 16 Dtenu 16 IDB PC +2 AR OPC QU2/ZI MODE2 MODE1 QU1 Progrmmzähler Operndendree IR Adreu m Steuerlogik 4 RAB n Leitwerk Clok Steueru PSR PC IR DBT IDB IAR Prozeortturegiter Zero-Flg Ergeni = 0 Negtiv-Flg Ergeni < 0 Crry-Flg Üertrg in die nähte Stelle Overflow-Flg Bereihüerhreitung Progrmmzähler (Progrmounter) enthält die Adree de nähten Befehl Intruktionregiter enthält d Befehlwort Dtenutreier Interner Dtenu Zwihenpeiher für Opernden

Regitertz D (Dten) ALU PSR Regitertz A (Adreen) Opernd 1 OR1 Rehenwerk Opernd 2 OR2 Treier 16 Dtenu 16 IDB PC +2 AR OPC QU2/ZI MODE2 MODE1 QU1 Progrmmzähler Operndendree IR 16 24

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