Процесор, побудований однією чи кількох БИС, називається мікропроцесором.
Набір БІС, що забезпечують шикування цифрових пристроїв, утворює мікропроцесорний комплект (МПК). Він дозволяє спільно з порівняно невеликим числом мікросхем середнього та малого ступеня інтеграції створювати мініатюрні обчислювальні пристрої для різноманітних застосувань.
З допомогою МПК реалізуються мікропроцесорні системи (МПС). Якщо в пристрої, побудованому на принципі схемної логіки, будь-яка зміна або розширення виконуваних функцій тягне за собою демонтаж пристрою і монтаж іншого пристрою за новою схемою, то в МПС завдяки використанню принципу програмованої логіки зміна функцій може бути досягнута заміною програми, що зберігається в пам'яті, новою програмою, що відповідає новим функцій пристрою. Подібна гнучкість разом з іншими пов'язаними з використанням БІС перевагами (низькою вартістю, малими розмірами), а також висока точність і схибленість, характерні для цифрових методів, зумовили бурхливе впровадження МПС у різні сфери виробництва, наукові дослідження та побутову техніку.
Мікропроцесорні системи у свою чергу забезпечили широке використання цифрових методів у різних технічних застосуваннях, і розмах впровадження цих нових методів сприймається як революція у техніці.
Розглянемо структурну схему мікропроцесорної системи (МПС), наведену на рис. 4.1. Функціонування МПС зводиться до наступної послідовності дій: отримання даних від різних периферійних пристроїв (з клавіатури терміналу, від дисплеїв, з каналів зв'язку, від різного типу зовнішніх пристроїв), обробка даних і видача результатів обробки на периферійні пристрої (ПУ). При цьому дані від ПУ, що підлягають обробці, можуть надходити і в процесі їх обробки.
Для виконання цих дій в МПС крім мікропроцесора передбачаються такі пристрої: - оперативна пам'ять (ОП), призначена для зберігання та видачі за запитами команд програм, що визначають роботу мікропроцесора, різних даних (вихідних даних, проміжних та кінцевих результатів обробки даних у мікропроцесорі); - Контролери - пристрої, що забезпечують обмін даними різних ПУ з мікропроцесором та ВП.
Обмін даними з ПУ може здійснюватися в такий спосіб. Група ПУ підключається до шини даних МПС через контролер обміну (пристрою сполучення), керуючий процесом обміну даними. До початку безпосереднього обміну даними з ПУ мікропроцесор через шину даних повинен видати в контролер інформацію про режими, що використовуються під час передачі, напрямки передачі даних (від мікропроцесора до ПУ або, навпаки, від ПУ до мікропроцесора), що використовуються надалі при обміні даними з кожним з підключених до контролера ПУ. Потім у момент, коли потрібно, наприклад, передати в ВП дані, що видаються з ПУ, мікропроцесор, виконуючи команду введення, подає на контролер відповідні керуючі сигнали; дані з ПУ приймаються в регістр контролера, звідки вони потім видаються контролером на шину даних. Далі ці дані з шини даних приймаються мікропроцесор, після чого в процесі виконання відповідної команди вони передаються в ОП.
Аналогічно відбувається обмін даними у зворотному напрямку – від ОП до ПУ. По відповідній команді програми здійснюється прийом з ОП в мікропроцесор даних, що підлягають передачі, після чого однією з наступних команд ці дані видаються на шину даних і через контролер обміну передаються на УП.
Описаний обмін передбачає, що моменти обмінуданими відомі заздалегідь на етапі програмування, й у програмі передбачаються у певних місцях відповідні команди, які забезпечують обмін. Моменти обміну можуть визначатись і самим ПУ. Тоді ці моменти програмісту виявляються невідомими, він може передбачити у програмі відповідні команди обміну. У цих випадках ПУ, подаючи в процесор певні сигнали, переводить його в стан так званого переривання. У цьому стані мікропроцесор припиняє виконання основної програми і переходить до виконання команд іншої програми, що зберігається в ОП (перериває програми), що забезпечує обмін даними, необхідний периферійним пристроєм. Після закінчення такої програми, що перериває, мікропроцесор повертається до виконання основної програми.
Усі елементи мікропроцесорів із програмованою логікою - операційний пристрій (ОУ), керуюча пам'ять (УП) і блок мікропрограмного управління (БМУ) - можуть розміщуватися однією кристалі, тобто. весь процесор може бути виконаний у вигляді однієї мікросхеми. Так реалізовані мікропроцесори у вітчизняних серіях мікропроцесорних комплектів КР580 та КР1810. Керуюча пам'ять мікропроцесорів такого типу зберігає набір мікропрограм, записаний у неї на етапі виготовлення мікросхеми на заводі. Кожна мікропрограма є послідовністю мікрокоманд, що забезпечує виконання деякої нескладної операції. При вступі в мікропроцесор команди з ОП в УП знаходиться відповідна команді мікропрограма і шляхом послідовного зчитування її мікрокоманд здійснюється прийом з ОП операндів, виконання з них деяких найпростіших дій та виклик з ОП чергової команди. У мікропроцесорі серії КР580 такі мікропрограми містять від 4 до 17 мікрокоманд. Застосуваннямікропроцесора, виконаного однією мікросхемі, природно, спрощує побудова мікропроцесорної системи, скорочуючи кількість використовуваних у ній елементів. Крім того, спрощується процес програмування, так як від програміста не потрібно записувати мікрокоманди, що виконуються в кожному такті. Складаючи програму, він оперує командами, тобто. групами мікрокоманд, що зберігаються в мікропроцесорі, які відповідають командам.
Однак таке полегшення програмування супроводжується суттєвим зниженням швидкості розв'язання задачі. Це з наступним. Система команд, що забезпечує мікропроцесор при його заводському виготовленні, універсальна в тому сенсі, що вона дозволяє програмувати рішення будь-якого завдання. Але при вирішенні конкретного завдання така фіксована система команд може виявитися неефективною: користування нею вимагатиме великої кількості команд, на виконання яких мікропроцесор витрачатиме багато часу. Програма виявляється більш ефективною (що вимагає меншої ємності пам'яті для її зберігання та меншого часу для виконання), якщо для її побудови використовується спеціально підібрана для конкретної задачі система команд. Такий прийом із запровадженням нових складених програмістом команд (тобто. модифікація системи команд) виявляється неможливим у мікропроцесорах, реалізованих як однієї мікросхеми.
У тих випадках, коли потрібно забезпечувати високу швидкість розв'язання задачі, у розробника мікропроцесорного пристрою виникає бажання самому розробити систему команд, що найкраще пристосована до вирішення конкретної задачі. При цьому він повинен знати, що йому доведеться подолати низку труднощів, пов'язаних із необхідністю визначення складу команд та побудови для кожної команди відповідної мікропрограми, якщопрограмування ведеться мовою мікрокоманд. Складені таким чином мікропрограми потім записуються в постійний пристрій пам'яті, що запам'ятовує.
Розглянемо, яких змін у структурі мікропроцесора призводить забезпечення зазначеної вище можливості програмування мовою мікрокоманд.
