Microprocesoare - Sisteme cu Microprocesoare

1.1 Noţiuni generale

Orice calculator, indiferent de mărime, incorporează trei componente de bază:

- unitatea centrala de prelucrare (CPU), conţinând elementele de calcule aritmetice, logice şi funcţiile de control;

- memoria (RAM - pentru citire / scriere, şi ROM - doar citire);

- interfeţele de intrare / ieşire pentru controlul perifericelor calculatorului.

Structura de bază a unui sistem microcalculator este prezentată în figura 1.1. Se remarcă faptul că într-o secţiune de memorie sunt memorate atât secvenţele de instrucţiuni ce alcătuiesc programul, cât şi datele numerice (de intrare, sau rezultate intermediare sau finale). Prin secţiuni specifice de intrare sau ieşire, calculatorul comunică cu perifericele exterioare, care pot fi atât echipamente standard (tastatura, afişaj, etc.), cât şi interfeţe specifice de conectare la un proces fizic controlat (traductoare, elemente de execuţie, etc.).

Fig.1.1. Structura de bază a unui sistem microcalculator

Fig.1.2. Reprezentarea funcţiilor unui microprocesor, corelat cu

memoria şi perifericele sistemului

Figura 1.2 prezintă structura funcţionala a unui microprocesor în contextul utilizării memoriei şi a perifericelor sistemului.

Se disting pe grupe funcţionale:

- manipularea informaţiilor (instrucţiuni pentru microprocesor, cât şi date transmise sau primite de la diferite componente ale sistemului);

- execuţia diferitelor operaţii de calcul;

- controlul şi supervizarea tuturor componentelor din sistem, şi a operaţiilor efectuate în diferitele secţiuni ale acestuia.

Funcţional, un sistem microprocesor (ca de altfel orice calculator numeric), prezintă cinci funcţii de bază:

- funcţia de intrare (INPUT), care permite legătura între lumea exterioară şi sistem;

- funcţia de ieşire (OUTPUT), care permite legătura între sistem şi lumea exterioară;

- funcţia de memorare (MEMORY), care permite păstrarea informaţiilor (date, rezultate), şi (uneori) a instrucţiunilor programului;

- funcţia aritmetico-logica, (implementata prin ALU) care permite efectuarea operaţiilor aritmetice şi logice in sistem;

- funcţia de CONTROL, care înglobează totalitatea acţiunilor de secvenţializare şi control ale activităţii sistemului.

Obs: Această delimitare funcţionala nu este strictă, în sensul existentei într-o proporţie variabilă, la diverse tipuri de microprocesoare, a unora din cele 5 secţiuni.

Figura 1.3 prezintă fluxul de informaţie între cele cinci componente funcţionale în sistemul microprocesor. Uzual, informaţia este adusă, prin funcţia de intrare, (INPUT), sub coordonarea funcţiei de control, în memoria sistemului. Informaţia poate fi utilizată ori pentru a "spune" microprocesorului ce are de făcut (instrucţiuni), ori ca dată în operaţii aritmetice sau logice. (În caz general, sub forma de instrucţiuni, alcătuind programul, informaţia poate fi rezidenţă în mod permanent în memoria sistemului).

Fig.1.3. Structura funcţionala şi fluxul de informaţii dintr-un sistem microprocesor

Din memorie, tot sub incidenţa funcţiei de CONTROL, informaţia este citită şi decodificată de către microprocesor, executându-se în mod secvenţial instrucţiunile programului. Datele şi rezultatele sunt deasemenea vehiculate între procesor şi memorie, tot sub comanda funcţiei de CONTROL, conform programului. După caz, coordonat de către funcţia de CONTROL, se activează, pentru transfer de informaţie spre ieşirea sistemului, funcţia de ieşire (OUTPUT).

Se remarca delimitarea, în figura 1.3, a funcţiilor sistemului, înglobate de către microprocesor. Două dintre secţiunile sistemului sunt conţinute întotdeauna integral de către microprocesor: