4-Ma’ruza Mavzu: Mikroprotsessor tizimining ishlash printsipi Reja

umum maqsadli registrlar (UMR) deb ataladi. Registrlarning u yoki bu turidan foydalanish usullari MP arxitekturasining muayyan xususiyatlarini belgilab beradi.
Maʻlumotlar registrlari orasida A (ingl. Accumulator) akkumulyator deb ataladigan registr ajralib turadi. Ayni shu registr maʻlumotlarga arifmetik va mantiqiy ishlov berish jarayoniga qoʻshiladi. Bu esa, oʻz navbatida, akkumulyatorning ichidagi narsalar arifmetik va mantiqiy komandalar tomonidan operandlardan biri sifatida qoʻllanilishi va amalga oshirilgan operatsiya natijasi ushbu registr ichida saqlanishini anglatadi. Unga ishora operatsiya kodi yordamida amalga oshadi. Bunda, komanda kodi ichida operand manzillari va natija uchun maxsus soha ajratilishiga zarurat boʻlmaydi. MP arxitekturasining bunday turi akkumulyatorli arxitektura deb ataladi. Ushbu arxitekturada kuzatiladigan kamchiliklar jumlasiga amalga oshadigan ishning nisbatan sust kechishini kiritish mumkin. Bunday sustlik akkumulyatorning “tor joy” deb eʻtirof etilishi va har safar, operatsiyani bajarishdan oldin, akkumulyator ichiga operandlar kiritilishi zarurligi bilan izohlanadi. Ushbu arxitekturaga misol tariqasida Intel firmasi tomonidan tayyorlangan MCS-51 oilasiga mansub mikrokontollerlarni keltirish mumkin.
Maʻlumotlar registrlarining boshqacha tuzilishi R0, R1 va h. k. rusumli “ishchi registrlar” deb nomlanadigan registrlar sanaladi.
Registrlarning bunday tuzilishida operandlar hamda arifmetik va mantiqiy operatsiyalar natijalari bir emas bir nechta registrda saqlanishi mumkin. Bu esa, oʻz navbatida, maʻlumotlar bilan manipulyatsiya qilish imkonini yanada kengaytiradi. Yuqorida mulohaza yuritilgan akkumulyatordan farqliroq, ishchi registrlar komanda kodida manzil topadi. MP arxitekturasining bunday turi registrli arxitektura deb ataladi. Arxitekturaning bunday tuzilishiga misol tariqasida Intel firmasi tomonidan tayyorlangan 80x86 oilasiga mansub mikroprotsessorlarni keltirish mumkin. Real vaqt miqyosida ishlash uchun moʻljallangan bir qator MPlarda ishchi registrlarning bir emas bir nechta toʻplami boʻlishi koʻzda tutilgan. Vaqtning har bir alohida fursatida registrlar toʻplamlarining faqat bittasi ishlaydi. Toʻplamlardan birining tanlanishi tegishli axborotning muayyan xizmat registriga yozilishi bilan amalga oshadi. Ushbu qurilmalarga misol tariqasida Intel firmasining MCS-48 oilasiga mansub mikrokontollerlarni keltirish mumkin.
Operandlar va operatsiya natijalarining adreslari sifatida asosiy xotira qurilmasining uyalaridan foydalanishga qodir boʻlgan protsessor arxitekturasi “xotira – xotira” turiga mansub arxitektura deb ataladi. Bunda, bir amaldan boshqasiga oʻtish mobaynida ishchi registrlar ichidagilarni roʻyxatga olish uchun sarf etiladigan vaqt istisno qilinadi. Biroq, oraliq maʻlumotlar ichki registrlar ichida emas, balki DSEG ichida saqlanishi bois, ushbu maʻlumotlarga kirib borish tezligi sustlashadi. Bunday muammo DSEGning bir qismi MzP bilan birga bitta kristallda joylashtirilishi hamda XTSQning ushbu ichki segmentini ish sohalari sifatida qoʻllanilishi bilan hal etiladi. Intel firmasining MCS-96 oilasiga mansub mikrokontollerlarni ushbu tuzilishga misol tariqasida keltirish mumkin.
Deyarli barcha zamonaviy MPlarda “stek” (xipchin) nomi berilgan mustaqil xotira sohasi ajratiladi. Umuman bu soha bajarilayotgan amallarga parametrlar uzatish va ushbu amallardan qaytish adreslarini saqlash uchun ishlatiladi. Stek MP ichida yoki uning tashqarisida joylashgan, DSEG yoxud RSEG adresiga oid makonning bir qismini egallagan holda yoki ulardan alohida joylashgan boʻlishi mumkin. Stek DSEG yoki RSEGdan alohida joylashgan boʻlsa “apparatli stek” toʻgʻrisida mulohaza yuritiladi. Akkumulyator bajaradigan vazifalarning stek choʻqqisiga uzatilishi “stekli arxitektura” yaratilishiga olib keladi. MP arxitekturasining stekli rusumda tuzilishi kodlari eng qisqa uzunlikka ega adressiz komandalardan foydalanish imkonini beradi. Ushbu adressiz komandalar stek choʻqqisida va bevosita choʻqqi ostida mavjud maʻlumotlar bilan muomala qiladi. Operatsiya bajarilayotganida dastlabki operandlar stek ichidan chiqarib olinadi, natija esa stek choʻqqisiga uzatiladi. Stekli arxitektura hisoblash amallarining yuksak samarasiga ega. Adressiz komandalar asosida tuzilgan maxsus FORTH yuqori daraja uslubi (tili) mavjud. Bunday arxitektura yuqori unumdorlikka ega ixtisoslashtirilgan protsessorlarda, xususan RISC-protsessorlarda qoʻllaniladi.MP ichida joylashgan xizmat registrlari MP ishining boshqarilishiga oid turli vazifalar bajarilishi hamda tarkibiy qismlarining holatiga indeks berib borilishi uchun moʻljallangan.Ushbu registrlarning tarkibi va tuzilishi protsessorning maʻlum arxitekturasiga bogʻliq boʻlib, har bir muayyan holatda farqlanib turadi. Maxsus vazifalar bajaradigan registrlar orasida tez-tez duch kelib turadigan registrlar jumlasiga: PC “dasturiy hisoblagich” (ingl. Program Counter), SP “stek koʻrsatkichi” (ingl. Stack Pointer) va PSW “dastur holatiga oid soʻz” (ingl. Program Status Word) registrlari kiradi. Vaqtning har bir maʻlum fursatida PC dasturiy hisoblagich registri joriy fursatda CSEG ichida bajarilayotgan komanda ortida boradigan komanda manziliga ega boʻladi. SP stek koʻrsatkichi registri stek choʻqqisining joriy adresini saqlaydi. PSW dastur holatiga oid soʻz registri operatsiya ijrosi natijasining joriy alomatlari toʻplamidan tashkil topadi. Natijaning har bir alomati bilan PSWning muayyan bitiga muvofiq keladigan bir zaryadli oʻzgaruvchi-bayroqcha bogʻlanadi. Har bir maʻlum bayroqcha amalga oshirilgan oldingi komanda natijasini tahlil qilish va dastur ijrosining davomi yuzasidan qaror qabul qilish uchun dastur tomonidan qoʻllaniladi. Maxsus registrlar DSEG yoki RSEG adresiga oid makonning bir qismini egallashi yoxud ulardan alohida joylashishi mumkin.Adres registrlari yoki koʻrsatkichlardan MPdagi muayyan komandalarda qoʻllaniladigan operandlarga adres belgilashning u yoxud bu usullarini amalga oshirish uchun foydalaniladi. Ushbu registrlarning aniq toʻplami va bajaradigan vazifalari MPning muayyan modelida adres belgilashning qaysi usullari joriy etilganiga bogʻliq. Adres belgilash usuli tushunchasi ostida operand alresini yoki buyruq kodidagi operatsiya natijasining adresini kodlashtirish tushuniladi.