Bevezetés a mechatronikába - MEK

A programozható vezérlők alkalmazása
Az egyes részegységek funkciói:
Az időzítő-vezérlő egység feladata a program utasításai vagy külső kérések
(megszakítás, tartás, várakozás) alapján a gép részeinek irányítása. Ez egyrészt
az ALU műveleteinek vezérlését, az egyes adatútvonalak nyitását-zárását, a sínek
működtetését, másrészt a külső egységek: a memória és az I/O egységek vezérlését
jelenti.
Az utasítások végrehajtása többnyire egy mikroprogram alapján történik. Minden
utasítás műveleti kódja egy kis kapacitású ROM-tárban, azaz a
mikroprogramtárban elhelyezett programot indít el. A mikroprocesszor időbeni működését
biztosító órajelet az időzítőegység fogadja. A vezérlőegység fontos része
az utasításregiszter, amely a programmemóriából az utasításlehívási ciklusban
beolvasott utasítás kódját tárolja, amíg az utasításdekódoló és értelmező logika
meghatározza az elvégzendő műveletet és elindítja a végrehajtást vezérlő
mikroprogramot.
A vezérlőegység fontos funkciója a különböző aszinkron jellegű kérések (programmegszakítás,
tartáskérés, várakozáskérés) fogadása és az ezekhez tartozó
vezérlés.
A mikroprocesszor másik fontos egysége az aritmetikai-logikai egység (ALU),
amely az utasításokban meghatározott aritmetikai és logikai műveleteket hajtja
végre.
Az ALU-hoz szorosan hozzátartozik az akkumulátorregiszter és az állapotregiszter
(flag-regiszter). A processzorok általában csak néhány aritmetikai műveletet (öszszeadás.
kivonás, szorzás) képesek elvégezni, ezért a korszerű mikroprocesszorokhoz
ma már nélkülözhetetlenül hozzárendelnek egy aritmetikai társprocesszort
(co-processzor).
A mikroprocesszorok speciális és általános célú regisztereket tartalmaznak. Speciális
célú regiszterek: utasításszámláló regiszter (Program Counter, PC vagy
Instruction Pointer, IP), utasításregiszter (Instruction Register, IR), állapotregiszter
(Flag Register, FR), veremmutató (Stack Pointer, SP). Ezek szinte valamennyi mikroprocesszorban
megtalálhatók, de az egyes típusok további különleges célú regisztereket
tartalmazhatnak, pl. indexregiszter, báziscímregiszter.
Az utasításszámláló regiszter mindig a soron következő utasítás memóriacímét
tartalmazza. A PC kezdő értékét, azaz a program első utasításának helyét az operációs
rendszer jelöli ki. A mikroprocesszor törlésbemenetét (reset) hatásosan vezérelve
a PC-be a 0000h cím töltődik. A PC tartalma vagy minden memóriahozzáférés
után eggyel nő, vagy vezérlésátadó utasítás esetén (JUMP, CALL,
RETURN, stb.) a vezérlőegység a PC-be az új címet tölti be.
Az állapotregiszter ún. jelzőbiteket (feltételbiteket) és más vezérlő-, ellenőrző biteket
tartalmaz. Korábban a flagbiteket az ALU-műveletekhez rendelték hozzá, pl.
143