Mikroişlemci Tasarımı
Mikroişlemci Tasarimi
Bir mikroişlemci temel bileşenlerden oluşur. 8088 için bunlari şöyle siralayabiliriz:
- Yazmaçlar
- Program kontrolü elemanları
- Giriş/çikiş ara birimleri
- Veri yolları (taşıt)
- Bayrak yazmacı
Yazmaçlar (registers) komut (işlem), işlenen ya da komut gibi ögelerin geçici olarak saklandigi bellek alanlaridir. Program kontrolü ise mikroişlemcinin işlemlerini kontrol edilmesidir. Program sayaci (program counter) komutlarinin işlenişini kontrol eder. Ve bellegi adresler. Giriş/çikiş arabirimleri de yazmaçlarla bellek adresleri ve diger çikişlarla olan bilgi alişverişini belirtir. Bilgilerin taşindigi bu yollara veri yollari denir.
Veri yolları (taşıtlar) devreler arasında veri iletişimini sağlarlar. Mikroişlemci ile kontrol yongaları ve belleğin herbir bayt alanı taşıtlar aracılığıyla birbirine bağlıdır.
Bunun dışında bir mikroişlemciyi mantıksal olarak iki bölümde düşünebiliriz. Bunlardan birincisi işletim birimi, ikincisi ise veri arabirimidir. İşletim birimi komutları işletir. Bu bölümde aritmetik ve mantık işlemlerini yapan altbirim ve çeşitli işlevleri olan yazmaçlar bulunur. Veri arabirimi ise işlem bölümüne komut ve veri gönderir.
Mikroişlemcilerin tasariminda önemli bir konuda zamanlama ve hizdir. Mikroişlemciler belli bir hizda çalişirlar. Bununla birlikte yapilan işlemlerin zamanuyumlu ve zamanuyumsuz olmasida kontrol altindadir.
Mikroişlemci yazilimi mikroişlemcinin temel komut setini saglayan program ya da programlardir. Bu programi işlevi belli komutlarin yürütümünü saglamaktir:
- Bilgi taşima komutlari
- Bilgi işleme komutlari
- Program işleme komutlari
- Giriş/çikiş komutlari
Bilgi taşima komutlari mikroişlemci içindeki veri yollari üzerinden yazmaçlar arasinda, bellek yerleri arasinda ya da bellek yerleri ile yazmaçlar arasinda veri taşirlar.
- Yazmaçtan bellekte bir yere
- Bellekteki yerden yazmaca
- Yazmaçtan yazmaca
-Bellekten belleğe
Giriş/çikiş komutlari ise bilgisayarin belli giriş/çikiş uçlarina (kapilarina) veri taşirlar ya da bu kapilardan veri alirlar. Bilgi işleme komutlari ise belirttigimiz gibi aritmetik, mantik ve diger bazi özel işlemlerin yerine getirilmesini saglarlar.
Program işleme komutlari ise programin işleyişini dogrudan etkileyen komutlardir. Program sayacinin temel veri olarak kullanildigi program kontrolünde koşullu ya da koşulsuz atlamalar, döngüler ve altprogramlarin çagrilmasi işlemleri yapilir.
Bunun dışında diğer bir konuda kesme (interrupt) lerdir. Kesmeler, kesinti ya da kesilme olarak da adlandırılırlar. Kesmeler mikroişlemcinin doğrudan yerine getirdiği komutlar gibi düşünülebilir. Kesmeler çokluk ekran, yazıcı, disk, disket vb. gibi bilgisayarın çevre birimlerinin kullanımı ya da kontrolü için kullanılır. Örneğin 21 numaralı kesme ile ekranın silinmesi sağlanır.
Mikroişlemci tasarimi belli bir işlevi olan bir programin tasarimi gibi degişik aşamalrdan oluşur. Aşagida çok basit olarak bir mikroişlemcinin tasarimi ele alinmiştir.
1. Gereksinimler saptanır. Bu aşama oldukça önemlidir. Mikro işlemcinin gelecekteki başarısı bu aşamada yapılan açık tanımlamalara dayanır.
2. Donanım olarak mikroişlemci şematik şekilde ortaya konur.
3. Temel işlemler için yordamlar (programlar) hazirlanir.
4. Mikroişlemcinin giriş/çikiş kapilari ve bu kapilarin zaman uyumlulugu tasarlanir.
5. Mikroişlemcinin temel verisi olan sözcük uzunlugu tasarlanir. 8 bit, 16 bit ya da 32 bit vb. gibi bu uzunluk saptanir.
6. RAM ve ROM yongaları saptanır. Güç kaynağı vb. gibi bileşenler saptanır.
7. Mikroişlemci için büyük çapta tümleşme (Large Scale Integration) teknigine uygun tümleşik devre seçilir. Ve dökümantasyonu yapilir.
8. Bu aşamada mikroişlemci zamanlama birimi, veri taşitlari ve adres kodlama devreleri olarak hazirlanir.
9. RAM, ROM, EPROM vb. bellek devreleri ve giriş/çikiş devreleri saptanir.
10. Mikroişlemciyi denetleyici programlar hazirlanir. Bunlar denenir.
11. Yazılan programlar ilgili belleklere yüklenir. Sistem tümüyle sınanır. Sistem tümüyle belgelenir.
