Časování CPU, obvod oscilátoru a nulování mikroprocesoru
Mikroprocesor ke své činnosti a správné funkci potřebuje nějaký zdroj hodinových (taktovacích) impulzů o určité frekvenci (fosc), které využívájí vnitřní obvody mikroprocesoru a od kterého je pak odvozena délka trvání strojového cyklu, a tedy i doba vykonávání instrukcí. K taktování (někdy se říká také synchronizaci) mikroprocesoru může využít buď vnitřní obvodu oscilátoru, který zabudován přímo v čipu mikroprocesoru nebo k taktování můžeme použít externí obvod oscilátoru. V prvním případě musíme k vývodům XTAL1 a XTAL2 připojit krystal dle obr.1, v druhém případě vývod XTAL1 uzemníme a na vývod XTAL2 přes hradlo TTL připojíme výstup externího obvodu oscilátoru - viz obr.2. U druhého případu je nutné uvést, že u každého typu mikroprocesoru se může způsob připojení signálu z externího oscilátoru lišit. Zapojení dle obr.2 platí pro původní verzi fy Intel v provedení HMOS. V praxi se nejvíce používá zapojení s vnitřním oscilátorem - s připojením krystalu. Když chcete použít druhý případ - externí oscilátor - můžete k tomu využít integrované oscilátory v pouzdrech DIL8 nebo DIL16 např. od firmy MOTOROLA. Pokud tedy k taktování mikroprocesoru použijeme první případ, platí jednoduchá rovnice: frekvence použitého krystalu = frekvence oscilátoru (fosc). V druhém případě je situace jasná: frekvence externího oscilátoru = frekvence oscilátoru (fosc). Obvod oscilátoru je ve vnitřním blokovém schématu mikroprocesoru pojmenován jako Generátor hodin.
Zdrojem taktovacích impulzů může být buď piezokeramická jednotka připojená k mikroprocesoru nebo jiný externí zdroj taktovacích impulzů. Piezokeramickou jednotku představuje krystal připojený přes vývody XTALl a XTAL2 - viz obr.1. V případě použití vnějšího (externího) zdroje taktovacích impulzů, je signál z tohoto zdroje připojen na vývod XTAL2 při současném připojení vývodu XTAL1 na zem - viz obr.2. Frekvence taktovacího signálu určuje frekvenci oscilátoru (kterou dále v našem povídání označujeme fosc), platí jednoduchý vztah - frekvence použitého krystalu (taktovacího signálu) = frekvence oscilátoru (fosc). Obvod, který zpracovává signál od zdroje taktovacích impulzů a rozvádí jej k dalším vnitřním obvodům mikroprocesoru, je ve vnitřním blokovém schématu mikroprocesoru pojmenován jako Generátor hodin.
Obr.1 Taktování vnitřním oscilátorem - připojení krystalu
Obr.2 Taktování externím oscilátorem - připojení vnějšího zdroje
Jeden strojový cyklus mikroprocesoru se skládá ze šesti stavů označených S1 až S6, z nichž každý stav je dále rozdělen na dvě fáze P1 a P2. Strojový cyklus je tak tvořen celkem 12 fázemi, které se značí S1P1,S1P2,S2P1,S2P2, až S6P2. Jedna fáze má délku jedné periody taktovacího signálu (vývod XTAL2).
