- •Микропроцессоры и микропроцессорные системы
- •Содержание
- •Введение
- •Успехи интегральной технологии и предпосылки появления микропроцессоров
- •Основные схемотехнологические направления производства микропроцессоров
- •Характеристики микропроцессоров
- •Поколения микропроцессоров.
- •Машина пользователя и система команд
- •Архитектура 16-разрядного микропроцессора
- •Система команд i8086
- •Общая структура мпс
- •Структура микропроцессора и интерфейсные операции
- •Внутренняя структура
- •Командный цикл микропроцессора.
- •Машинные циклы и их идентификация.
- •Реализация микропроцессорных модулей и состав линий системного интерфейса
- •Внутренняя структура
- •Машинные циклы i8086 в минимальном и максимальном режимах
- •Структура микропроцессорных модулей на базе микропроцессора i8086
- •Подсистема памяти мпс
- •Распределение адресного пространства
- •Регенерация динамической памяти
- •Подсистема ввода/вывода мпс
- •Подсистема параллельного обмена на базе буферных регистров
- •Контроллер параллельного обмена к580вв55
- •Последовательный обмен в мпс
- •Универсальныйпоследовательный приемопередатчик кр580вв51
- •Подсистема прерываний мпс
- •Внутренние и внешние прерывания
- •Функции подсистемы прерываний и их реализация
- •Контроллеры прерываний
- •Подсистема прямого доступа в память мпс
- •Контроллер прямого доступа в память к580вт57
- •Высокопроизводительный 32-разрядный контроллер пдп 82380
- •Архитектура контроллера 82380
- •Интерфейс с главным процессором.
- •Функции контроллера пдп
- •Программируемый контроллер прерываний
- •Программируемые интервальные таймеры
- •Контроллер регенерации динамического озу
- •Генератор с состоянием ожидания
- •Сброс центрального процессора
- •Размещение карты регистров
- •Интерфейс с микропроцессором
- •Сигналы сопряжения с микропроцессором 80386
- •Синхронизация шины контроллера 82380
- •Конвейеризация адресов
- •Организация мпс на базе секционированных бис
- •Арифметико-логические секции
- •Секции управления и устройства управления
- •Эволюция структур сфам.
- •Секции управления адресом микрокоманд серии к1804.
- •Организация управляющего автомата
- •Структура устройств обработки данных
- •Мпс с одно- и двухуровневым управлением
- •Расширение архитектурыAm2900
- •Базовый процессорный элемент к1804вм1
- •Организация основных блоков
- •Система инструкций
- •Однокристальные микроЭвм
- •Однокристальные микро-эвм к1816ве48/49/35
- •Структура омэвм
- •Элементы архитектуры омэвм
- •Порты ввода/вывода
- •Система команд омэвм
- •Расширение ресурсов омэвм
- •Однокристальная микроЭвм к1816ве51
- •Семейство однокристальных эвмmcs-51
- •Структура микро-эвм к1816ве51
- •Архитектурные особенности микро-эвм
- •Организация внутренней памяти данных.
- •Машинные циклы и синхронизация микро-эвм
- •Внешние устройства микро-эвм
- •Описание последовательного порта.
- •Таймеры-счетчики
- •Подсистема прерываний
- •Система команд
- •Системы проектирования и отладки мпс
- •Проблемы и особенности отладки мпс
- •Особенности отладки мпс на разных этапах ее существования.
- •Статические отладчики
- •Логические анализаторы
- •Сигнатурные анализаторы
- •Идея сигнатурного анализа
- •Оборудование сигнатурного анализа и требования к проверяемой схеме
- •Системы проектирования мпс
- •Внутрисхемные эмуляторы
- •Литература
Системы проектирования и отладки мпс
Проблемы и особенности отладки мпс
Поиск неисправностей в аппаратуре МПС существенно более сложен, чем в аппаратуре, реализованной на дискретных элементах, ИС или СИС. Отметим основные особенности отладки МПС.
Высокая сложность БИС. Так, даже относительно несложный МП i8080 содержит около 200 элементов памяти и, следовательно, около 2200 внутренних состояний. Для простого перебора этих состояний с частотой 1 МГц потребуется 1046лет. Следовательно, полный контроль МП БИС невозможен. В процессе эксплуатации могут проявиться некоторые неисправности, не обнаруженные изготовителями (а иногда и разработчиками) БИС. Эти неисправности проявляются, как правило, довольно редко и обусловлены взаимным влиянием отдельных элементов БИС. Они могут приводить к редким и нерегулярным сбоям.
Малое число контрольных точек схем. Большинство узлов структуры БИС физически недоступно для непосредственного контроля и воздействия. Доступ к внутренним элементам БИС возможен только программными средствами, причем для доступа к требуемой точке схемы необходимо часто подавать довольно сложную последовательность сигналов и синхронно анализировать длинную последовательность состояний в точках, доступных для контроля.
Неразделимость аппаратуры и программного обеспечения. Аппаратура и ПО МПС представляют единый комплекс, причем часто трудно провести между ними четкую границу. Например, в контроллерах с микропрограммным управлением программы пользователя могут быть погружены на микропрограммный уровень.
Сложность и неразделимость аппаратных средств БИС. МПС практически невозможно разделить на функциональные блоки для независимой проверки работоспособности этих блоков. Одна БИС содержит, как правило, несколько функциональных блоков (АЛБ, управление, интерфейс и др.). С другой стороны, некоторые функциональные блоки (чаще всего - устройство микропрограммного управления, подсистема прерываний) распределены по нескольким БИС, которые, кроме того, выполняют и другие функции. Поэтому генерация требуемых тестовых воздействий на такие блоки осуществляется другими блоками схемы под воздействием программного управления, что затрудняет локализацию неисправностей.
Необходимость одновременного контроля состояния шин.Обычно в МПС имеется несколько десятков линий, объединенных в группы по функциональному признаку (шины данных, адреса, управления, состояния и др.). При тестировании МПС средствами программного управления необходимо отслеживать состояние шин в течение достаточно длительного промежутка времени и/или фиксировать однократные события на шинах (например, появление на шине определенного кода или определенной последовательности кодов).
Высокое быстродействие МПС. Тактовая частота современных МПС составляет 106. . 108Гц, что предъявляет серьезные требования к быстродействию контрольной аппаратуры.
Шинная организация МПСпредполагает, что на общую шину может работать несколько источников, подключенных к ней через буферные схемы. Это приводит к трудностям при определении источника ошибки на шине.
Отмеченные выше особенности МПС затрудняют поиск неисправностей в ней. Однако, можно выделить особенности МПС, позволяющие упростить процедуру тестирования, особенно на этапе эксплуатации.
Способность к самоконтролю. Как только отлажена тактовая система МПС и начал работать контур программного (микропрограммного) управления, появляется возможность использования процессора отлаживаемой МПС для сбора и обработки информации о состоянии элементов МПС. Исполнение различных тестовых программ дает возможность проверить работу ячеек ОЗУ, портов ввода/вывода, магистралей; подсчет контрольных сумм позволяет оценить работоспособность ПЗУ. Иногда возможна и локализация неисправностей - с точностью до разряда или адреса. Использование для тестирования внутренних ресурсов МПС резко уменьшает объем информации, которую требуется фиксировать внешней контрольной аппаратурой. При этом основной объем работ переносится с разработки контрольных процедур для контрольно-испытательной аппаратуры на составление тестовых программ в языке МП контролируемой МПС.
Стандартная форма сигналов. В большей части, а иногда и во всей МПС действуют стандартные цифровые сигналы, которые требуется идентифицировать лишь на принадлежность к "0" или "1". Прибегать к измерениям аналоговых величин - длительностей фронтов, амплитуд и т.п. приходится лишь при отладке аналоговых элементов схемы.