16/32 bit-Mikroprozessorsysteme by Manfred Rübel

By Manfred Rübel

Das vorliegende Buch ist die Überarbeitung des Skriptes einer Vorlesung für Studenten der Universität der Bundeswehr Hamburg. Bedingt durch die Vor­ gaben des Studienplans sind den Hörern noch keine tiefergehenden information von Prozessoren, Rechnern oder der Systemsoftware vermittelt worden. Sol­ ches Wissen wird auch beim Leser dieses Buches nicht vorausgesetzt. Die Prinzipien der digitalen Schaltungstechnik sollten bekannt und erste Erfah­ rungen mit einem Rechner durch das Programmieren in einer Hochsprache sollten gemacht sein. Selbstverständlich kann es für den Leser nur von Vor­ teil sein, wenn er mit der Welt der eight bit-Prozessoren vertraut ist. Mikroprozessoren wurden in den siebziger Jahren vorwiegend für solche Steuerungsaufgaben und Problemstellungen eingesetzt, die durch ein einzel­ nes Programm gelöst werden konnten. Im Bereich der größeren Minicomputer battle es zu dieser Zeit noch üblich, die Zentraleinheit (CPU) aus vielen Inte­ grierten Schaltkreisen auf einer großen Leiterplatte aufzubauen. machine dieser paintings waren frei programmierbar und hatten intellUpfgesteuerte Betriebs­ systeme mit der Fähigkeit, mehrere Programme, ihre Ein- und Ausgaben, so­ wie die Kommunikation zwischen ihnen zu verwalten. Die Firma Motorola entwickelte mit dem M68000 einen Mikroprozessor, bei dem eine CPU vergleichbar der eines Minicomputers auf nur einem Chip in­ tegriert ist. Seine Architektur weist Merkmale auf, die ihn für eine Umgebung mit mehreren Programmen besonders geeignet erscheinen läßt; hierauf wird im Einzelfall immer wieder hingewiesen.

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N icr> 32 Leitwerk "''' > Daten bus ~ Adressenbus elo ck Steuer bus Bild 2-15. 6 Mikrocomputer und Mikrocomputersysteme Mikroprozessoren werden nicht nur zur Steuerung einfacher Meßgeräte, sondern auch für größere Systeme mit mehreren Arbeitsstationen und einer Vielzahl verschiedener Peripheriegeräte eingesetzt. Bei dem in Bild 2-16 gezeigten Beispiel stehen Bildschirmarbeitsplätze, Plattenlaufwerk, Drucker, Plotter und ein Meßgerätebus zur Verfügung, an den ein Frequenzzähler, ein Signalgenerator und ein Digitalvoltmeter angeschlossen sind.

Befehlswort (höherwertiges Wort der Adresse), 3. Befehlswort (niederwertiges Wort der Adresse) repräsentiert. Das 1. 5 Mikroprozessor 43 • Quelle 2 und Ziel die unteren 16 bit des Registers Nr. 3 im Registersatz 0 sind • die Adresse von Quelle 1 im Programmspeicher auf den folgenden Adressen steht. Damit ergibt sich aus dem 1. Befehlswort, daß noch zwei weitere Worte zum Befehl gehören, in denen die Speicheradresse steht. Speicheradressen werden trotz der in Bild 2-11 gezeigten 24 bit des Adressenbusses im Befehl mit 4 Bytes angegeben (Befehle werden immer wortweise gelesen).

Sie enthält einen Registersatz zur Transformation der Adressen. Wird ein Programm gestartet, so müssen zuvor die Transformationsparameter in die Register geschrieben werden, und erst dann kann der Prozessor an das Programm übergeben werden. Im Beispiel sorgt der Registerinhalt dafür, daß bei A eine 1: I-Transformation erfolgt, während beim Ablauf von B zu jeder logischen Adresse des Prozessors der Wert $09000 addiert wird. Die MMU in Bild 2-22 enthält zusätzlich programmierbare Protektionsregister.

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