Data la grande varietà di µP esistenti, la loro progressiva evoluzione e i cambiamenti conseguenti nell'architettura circuitale, è ovviamente impossibile descrivere l'architettura interna di ogni µP. Tuttavia, se ci si limita alle caratteristiche più comuni e più semplici, si può comunque fornire uno schema di massima che, pur con grandi variazioni, può servire da guida di orientamento nello studio dei microprocessori:
Notiamo in particolare:
- il bus dati interno (Internal Data Bus) usato per il trasferimento dei dati fra i componenti interni del µP (non deve essere confuso con l'Address Bus e il Data Bus che invece collegano il µP con le altre parti del computer);
- la ALU (Unità aritmetico-logica) che ha il compito di svolgere operazioni matematiche e logiche;
- i Flag sono singoli bit (raggruppati in un registro detto Registro di Stato o Flag Register) che indicano lo stato delle operazioni matematiche eseguite dalla ALU (es. risultato maggiore di zero, risultato uguale a zero etc.); come si vedrà meglio in seguito il valore assunto da questi flag viene usato nelle istruzioni di salto condizionato;
- la Control Unit (indicata con CU in figura) che ha il compito di decodificare il codice operativo delle istruzioni e di comandare il funzionamento delle altre parti del µP
(in un certo senso è il "cervello" del µP,
anche se le sue funzioni si limitano sostanzialmente ad abilitare o
disabilitare il funzionamento dei diversi componenti interni al
µP in base al codice operativo
dell'istruzione che deve essere eseguita);
- l'Instruction Register (IR in figura) è un registro che memorizza il codice operativo dell'istruzione che dev'essere eseguita.
Nello schema per semplicità non sono stati indicati i segnali di controllo interni del µP che dalla Control Unit vanno a comandare tutti gli altri componenti del µP.
Registri di dato (Data Register)
Come suggerisce il nome, i registri di dato sono utilizzati per memorizzare temporanemente all'interno del µP i dati delle operazioni da svolgere. Per esempio in una somma fra due numeri i dati saranno i valori dei due operandi.
Tra i registri di dato particolarmente importante è l'accumulatore (accumulator), un registro il cui funzionamento è strettamente legato a quello della ALU. Quasi tutte le operazioni logico-aritmetiche svolte dalla ALU coinvolgono l'utilizzo dell'accumulatore.
Registri di indirizzo (Address Register)
I registri di indirizzo sono registri interni al µP direttamente collegati (attraverso opportuni buffer) col bus indirizzi esterno del computer. Spesso il numero di bit di dato del µP è diverso dal numero di bit di indirizzo (per esempio i bit di dato potrebbero essere 8 e i bit di indirizzo 16). Questo implica il fatto che il contenuto dei registri di indirizzo deve essere trasferito sul bus dati interno del µP in due (o più) parti. Per questa ragione i registri di indirizzo possono essere pensati come formati da due registri messi insieme (per esempio due registri da 8 bit possono formare un unico registro da 16 bit).
Fra i registri di indirizzo il più importante è il Program Counter, il cui scopo è quello di memorizzare l'indirizzo in memoria della successiva istruzione che deve essere eseguita.
Degli altri registri di indirizzo (Stack Pointer e Index Register) si parlerà in seguito più diffusamente trattando del µP Z80.
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