16-разрядное RISC CPU

В этом разделе описывается ЦПУ MSP430, режимы адресации и набор команд.

3.1.Введение в ЦПУ

ЦПУ включает возможности, специально созданные для современных технологий программирования, таких как вычисляемое ветвление, обработка таблиц и использование языков высокого уровня, подобных языку C. ЦПУ может выполнять адресацию в полном адресном диапазоне без использования страниц памяти.

ЦПУ обладает следующими возможностями:

•RISC-архитектура с 27 командами и 7 режимами адресации;

•Ортогональная архитектура, при которой каждая команда пригодна для каждого режима адресации;

•Полный доступ ко всем регистрам, включая программный счетчик, регистры статуса и указатель стека;

•Однотактные регистровые операции;

•Большой 16-разрядные регистровый файл, уменьшающий количество обращений к памяти;

•16-разрядная адресная шина, обеспечивающая прямой доступ и ветвление во всем диапазоне памяти;

•16-разрядная шина данных, позволяющая напрямую манипулировать параметрами шириной в слово;

•Генератор констант немедленно предоставляет шесть используемых наиболее часто значений, уменьшая размер кода;

•Прямой обмен между ячейками памяти без промежуточной записи в регистр;

•Команды и адресация в форматах «слово» и «байт». Блок-схема ЦПУ показана на рис. 3.1.

3.2.Регистры ЦПУ

ЦПУ включает шестнадцать 16-разрядных регистров. Регистры R0, R1, R2 и R3 имеют специальное назначение. Регистры с R4 по R15 являются рабочими регистрами общего назначения.

32.1. Программный счетчик (PC)

16-разрядный программный счетчик (PC/R0) указывает на следующую команду, которая будет выполняться. Каждая команда состоит из четного числа

MDB - Шина данных памяти

Адресная шина памяти - MAB

<=> <=> <> <=> => <=> <> <> <> <> <=>

<=>

Рис. 3-1. Блок-схема ЦПУ

байтов (два, четыре или шесть), поэтому PC инкрементируется соответственно. Команды доступа в адресном пространстве 64 кБайт выполняются к границам слов, поэтому PC выравнивается к четным адресам. На рис. 3.2 показана организация программного счетчика.

15 1 о

Биты программного счетчика с 15 по 1о

Рис. 3-2. Программный счетчик

Программный счетчик PC может быть адресован всеми командами и во всех адресных режимах. Некоторые примеры:

MOV iLABEL, PC /Переход к адресу с меткой LABEL MOV LABEL, PC ;Переход к адресу, содержащемуся в переменной LABEL

MOV @R14, PC ;Косвенный переход по косвенному содержимому R14

322. Указатель стека (SP)

Указатель стека (SP/R1) используется ЦПУ для хранения адресов возврата из подпрограмм и прерываний. Стек основан на предекрементной постинкрементной схеме. Кроме того, указатель стека SP может использоваться со всеми командами и во всех адресных режимах. На рис. 3.3 показана организация SP. Указатель стека SP инициализируется в ОЗУ пользователем и выравнивается к четным адресам.

Биты указателя стека с 15 по 1

Рис. 3-3. Указатель стека

MOV 2(SP),R6 ;Элемент стека I2 в R6

MOV R7,0(SP);Перезапись в вершину стека (TOS) содер-

жимого R7

PUSH #0123h;Помещение числа 0123h на вершину стека

POP R8;R8 = 0123h

Особенности использования «SP» в качестве аргумента команд PUSH и POP описаны и показаны на рис. 3.5.