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 conflict es zu dieser Zeit noch üblich, die Zentraleinheit (CPU) aus vielen Inte­ grierten Schaltkreisen auf einer großen Leiterplatte aufzubauen. computing device dieser artwork 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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Es ist daher sinnvoll, daß man dem einzelnen Anwender keinen direkten Zugriff auf die Betriebsmittel (ResoUIcen) gestattet. Der Anwender meldet seine Anforderungen • • • • Programm laden Eingabe oder Ausgabe durchführen Nachricht an anderes Programm senden Programm beenden u. a. an das Betriebssystem, das für ihn den Zugriff auf die Resourcen durchführt. Bild 2-23 zeigt den Ablauf grafisch: Der Bediener oder sein Programm fordern Dienstleistung an, d. h. sie rufen das Betriebssystem auf und spezifizieren mit einigen Parametern die gewünschte Aufgabe.

Es handelt sich also um ein Mehrbenutzersystem (Mulliuser-System) und um ein Mehrprogrammsystem (Mulliprogramming-System, Multitasking -System). Ein Mehrprogrammsystem liegt vor, wenn mehrere Programme aktiviert, d. h. gestartet, sein können. Die Prozessorzuteilung, also die Zuweisung des Prozessors zu den einzelnen Programmen, erfolgt, nachdem diese erst einmal gestartet wurden, nicht mehr durch den Bediener, sondern durch das System. An einem Mehrbenutzersystem können mehrere Benutzer gleichzeitig und gleichberechtigt arbeiten.

Die Steuerlogik des Leitwerks legt den genauen zeitlichen Ablauf aller inter- 2 Struktur eines Mikroprozessorsystems 42 nen und externen Vorgänge fest; er wird durch das im IR stehende Operationswort bestimmt. Nachdem das 1. Befehlswort im IR geladen ist, beginnt die Ausführung. Jeder Befehl wird durch die Steuerlogik in einer Folge von Einzeloperationen realisiert. Die Einzeloperation benötigt eine gewisse Zeit, die immer ein Vielfaches der Taktfrequenz des Prozessors ist. Die Reihenfolge wird vom Hersteller festgelegt.

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