Lehrbehelf für Prozessregelung und Rechnerverbund Mikroprozessoren und Mikrocomputer, Teil 2

Microprocessors – Aufbau und Wirkungsweise

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Microprocessors – Aufbau und Wirkungsweise

Grundsätzlicher Aufbau von Computern

In den letzten 60 Jahren hat sich die Computer Architektur nicht wesentlich geändert:

CPU, ROM, RAM, einige I/O (HDs, Keyboards, Monitors, Netzwerk, etc.).

So arbeiten Handys und Supercomputer. Die J. von Neumann Architektur:

Abbildung: Aufbau von Mikrocomputern, embedded Systems und PCs

Arten von programmierbaren Bausteinen

Mikroprozessoren (MPU, µP)

Mikroprozessoren sind das Zentrum eines Computers.

µP

ALU

Steuereinheit

Cache Memory

Beispiele: 6800, 8086, ... Familien

Basisprozessoren

Mikroprozessors 6800

Programmiermodell:

NMI = Non Maskeable Interrupt

Anschlussbelegung und Signale Mikroprozessor 6800:

Mikroprozessors 8086

Blockschaltbild:

Blockschaltbild mit externer Beschaltung, Beispielsschaltung:

Programmiermodell Mikroprozessor 8086:

Anschlussbelegung Mikroprozessor 8086:

Register	Funktion/Sonderfunktion	Inhalt nach Rücksetzen	Anmerkungen
AX	Universalregister/Akkumulator	unbestimmt	AL: niederwertiges Byte
BX	Universalregister/Zeiger für indirekte Adressierung	unbestimmt	BL: niederwertiges Byte
CX	Universalregister/Zählregister	unbestimmt	CL: niederwertiges Byte
DX	Universalregister/Adressregister für Ein- und Ausgabe	unbestimmt	DL: niederwertiges Byte
SI	Universalregister/Adressregister bei „String-Befehlen“	unbestimmt	nur 16-bit-Register
DI	Universalregister/Adressregister bei „String-Befehlen“	unbestimmt	nur 16-bit-Register
BP	Universalregister/Adressregister für Stack- Operationen	unbestimmt	nur 16-bit-Register
SP	Adressregister für Stack- Operationen	unbestimmt	kein Universalregister
IP	Adressregister für Befehlsadressierung	0000H	kein Universalregister
FL	Flags	0000H	Einzelne Bitstellen mit besonderer Bedeutung
CS	Segmentregister für Code-Adressierung	FFFFH	Register der Bus-Interface-Unit
DS	Segmentregister für Daten-Adressierung	0000H	Register der Bus-Interface-Unit
SS	Segmentregister für Stack-Adressierung	0000H	Register der Bus-Interface-Unit
ES	Segmentregister mit besonderen Aufgaben	0000H	Register der Bus-Interface-Unit

Signale des Mikroprozessor 8086 im Minimum-Betrieb:

Mikrocomputer (MCU, µC)

MCUs sind MPUs die zusätzlich zur CPU auch Timer, ADU, DAU, Watchdog, serielle und parallele I/F, usw. im selben Package integriert haben.

Eigenschaften: optimiert für Bit- und Logikoperationen, wenig optimiert für arithmetische Operationen, geringer Datendurchsatz, Multitasking, viele Verzweigungen, geringe Interruptlatenz, schneller Kontextwechsel durch Pointeroperation.

Beispiele: 80C51 von Intel, 68HC05, 68HC12/16 von Motorola, AVR von Amtel, PIC, C166, MSC96 von Intel, MSP 430, H8 von Hitachi, Z8 von Zilog, COP8, ... Familien

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