Загальні відомості про мікропроцесори і мікроЕОМ.

Мікропроцесорна система, її призначення, архітектура

Лекція № 15

1 Загальні відомості про мікропроцесори і мікроЕОМ.

2 Застосування мікропроцесорів і мікроЕОМ.

3 Загальні відомості про мікропроцесорну систему, її призначення, архітектуру.

Мікропроцесор - функціонально закінчений пристрій для обробки інформації, керований програмою, що зберігається в пам'яті. Поява мікропроцесорів (МП) стала можливою завдяки розвитку інтегральної електроніки. Це дозволило перейти від схем малого і середнього ступеня інтеграції до великих і надвеликих інтегральних мікросхем (БІС і СБІС).

По логічних функціях і структурі МП нагадує спрощений варіант процесора звичайних ЕОМ. Конструктивно він є одним або декілька БІС або СБІС.

За конструктивною ознакою МП можна розділити на однокристальні МП з фіксованою довжиною (розрядністю) слова і певною системою команд; багатокристальні (секціоновані) МП з нарощуваною розрядністю слова і мікропрограмним управлінням (вони складаються з двох БІС і більш).

Останнім часом з'явилися однокристальні МП з мікропрограмним управлінням.

До складу МП (мал. 1) входять арифметично-логічний пристрій, пристрій управління і блок внутрішніх регістрів.

Арифметично-логічний пристрій АЛУ складається з двійкового суматора з схемами прискореного перенесення, зрушуючого регістра і регістрів для тимчасового зберігання операндів. Звичайний цей пристрій виконує по командах декілька простих операцій: складання, віднімання, зрушення, пересилку, логічне складання (АБО), логічне множення (И), складання по модулю 2.

Пристрій управління управляє роботою АЛУ і внутрішніх регістрів в процесі виконання команди. Згідно коду операції, що міститься в команді, воно формує внутрішні сигнали управління блоками МП. Адресна частина команди спільно з сигналами управління використовується для прочитування даних з певного елементу пам'яті або для запису даних в осередок. За сигналами УУ здійснюється вибірка кожної нової, чергової команди.

Блок внутрішніх регістрів БВР, що розширює можливості АЛУ, служить внутрішньою пам'яттю МП і використовується для тимчасового зберігання даних і команд. Він також виконує деякі процедури обробки інформації

МікроЕОМ реалізуються на основі МПК і інших БІС, функціонально закінчених пристроїв. Разрядність їх рівна 8 бит, число команд в середньому 90, максимальне - 230. Швидкодія визначається логікою вживаних мікропроцесорних БІС. Більшість що випускаються вітчизняною промиш¬ленностьюмікроЕОМ мають роздільні шини даних, адресу, а також контрольних сигналів, що управляють.

Структурна схема мікроЕОМ представлена на мал. 2.

Як видно з малюнка, для введення даних можна використовувати звичайні периферійні пристрої: гнучкий диск, телетайпи і пристрій прочитування з перфострічки.

Інформація від об'єкту управління повинна вводитися безпосередньо у вигляді двоїчного коду, оскільки мікроЕОМ оперує даними, представленимі в двійковій системі числення. Для прийому аналогових величин на вході ЕОМ використовується аналого-цифровий перетворювач (АЦП). При необхідності цифрові сигнали на виході мікроЕОМ можуть перетворюватися в аналогових за допомогою цифро-аналогового перетворювача (ЦАП). Вихідна інформація передається на дисплей, що друкує пристрій і пристрій виводу на перфострічку.

Для організації внутрішніх зв'язків передбачаються окремі шини адреси, управління і даних.

Дані, що поступають з пристрою введення, передаються на шину даних у вигляді восьмирозрядних паралельних або послідовних кодових сигналів через один з портів введення. Селектор адреси визначає порт введення, яке передає дані на шину даних в деякий момент часу.

Основна пам'ять складається з ПЗП і ОЗУ. Постійний запомінаючий пристрій використовується як пам'ять програм, що управляють і сервісних, які можуть бути запрограмовані відповідно до вимог споживача. Оперативний пристрій, що запам'ятовує, є пам'яттю даних і поточних програм користувача. Інформація, що зберігається в ОЗУ, стирається при відключенні напруги джерела живлення. Проте існують ОЗУ, що зберігають інформацію при відключенні напруги джерела живлення.

Дані, що поступають в ОЗУ, обробляються в центральному процесорі (ЦП) відповідно до програми, що зберігається в ПЗП або ОЗУ. До складу ЦП входять генератор сінхросигналів, АЛУ, робочі регістри, регістр адреси, регістр команд, лічильник команд і блок управління. Результати операцій в ЦП зберігаються в акумуляторі або ОЗУ і можуть виводитися по команді через один з портів виводу на пристрій виведення інформації. Необхідний для виводу порт визначається селектором адреси.

Центральний процесор безперервно вибирає команди з пам΄яті, виконує операцію, вказану в команді, вибирає следуючу команду. Така послідовність дій вимагає синхронізації. Пристрій управління сумісний з блоком синхронізації видає необхідні сигнали для перемикання режимів роботи МІКРОЕОМ. Арифметичні і логічні операції здійснюються в АЛУ. Результат виконання операції зберігається в акумуляторі.