6.2. Микро-эвм

Известны три основные разновидности микро-ЭВМ.

Многоплатная микро-ЭВМ — это ЭВМ, выполненная на несколь­ких платах, объединенных в единых типовых конструкциях вместе с органами управления, индикации и источником питания. Такая ЭВМ может использоваться как автономно, так и в качестве встраиваемого блока. Структурная схема такой микро-ЭВМ приведена на рис. 6.1. В общем случае в состав микро-ЭВМ могут входить: микропроцессор CPU; генератор тактовых импульсов GN; система па­мяти, хранящая данные и программы и состоящая из оперативного, постоянного. и перепрограммируемого ЗУ; устройства ввода-вывода УВВ, куда входят считы­ватели с перфолент, с перфокарт, электрифицированные пишущие машинки, дис­плеи, графопостроители, телетайпы, пульты управления микро-ЭВМ; внешняя память — обычно накопитель на гибком магнитном диске или кассетный нако­питель на магнитной ленте. Все перечисленные составные части соединяются через устройства связи, обеспечивающие нормальную работу микро-ЭВМ.

Одноплатная микро-ЭВМ — вычислительная машина, в которой процессор, система памяти и устройство связи с УВВ выполнены на одной •плате. Такая микро-ЭВМ, как правило, не имеет собственного источника питания, органов управления, индикации и предназначена для использования преимущест­венно в качестве встраиваемого устройства.

Однокристальная микро-ЭВМ — БИС, содержащая процессор, ламять (естественно, меньшей емкости) и каналы ввода-вывода. Такая микро-ЭВМ применяется преимущественно в виде встраиваемого устройства.

GN	,	'cpu •
		ИФУ

Пользователя в первую очередь ин­тересует совокупность свойств и харак­теристик микро-ЭВМ, позволяющая осу­ществить обоснованный выбор той или иной микро-ЭВМ.

Рассмотрим основные характери­стики микро-ЭВМ.

Назначение микро-ЭВМ. Микро- Система памяти _ ЭВМ может применяться в качестве вы-

др, _ , „ числительного или управляющего устрой-

Рис. 6.1. Структурная схема мик- ^{J r}

юо-ЭВМ ства, програмно-управляемого или —

нетрадиционно — с заданием алгоритма работы аппаратным способом.

Команды в микро-ЭВМ. По функциональным признакам можно выделить команды обработки данных, управления и пересылки. Современные микро-ЭВМ позволяют применить от 20 до 512 команд с форматом от 1 до 4 байт. Наиболее типична одноадресная команда.

Система прерываний необходима при совместной реализации нескольких программ. При наличии такой системы выполнение текущей программы в случае необходимости может быть приостановлено, и ЭВМ перейдет к выполнению другой, более важной программы. Прерывание осуществляется по приходе сиг­нала от источника прерываний, каковым может являться сигнал как от внутрен­них блоков (и программ) ЭВМ, так и от внешних устройств. Важность отдель­ных программ известна заранее, при этом используется приоритетный принцип. Такая организация процесса вычисления особенно необходима при использовании микро-ЭВМ для управления (например, аварийный режим должен вызвать пе­реход на другую подпрограмму).

Организация ввода-вывода. Обмен данными между микро-ЭВМ и периферий­ными устройствами осуществляется путем программно-управляемой передачи данных или при прямом доступе к памяти. В первом случае передачей данных управляет специальная программа, реализуемая в микро-ЭВМ (скорость пере­дачи— одно слово за цикл выполнения программы передачи). Во втором случае информация записывается из внешних устройств в ОЗУ без участия процессора, ■причем для осуществления прямого доступа к памяти необходимо устройство ■сопряжения более сложное, чем в первом случае. Следует отметить, что при прямом доступе к памяти передача информации осуществляется, как правило, быстрее и время записи определяется, в основном, быстродействием устройств памяти. Режим прямого доступа к памяти используется для передачи больших массивов данных, например из внешних ЗУ.

В большинстве микро-ЭВМ связь процессора, оперативной памяти и устройств

ввода-вывода Друг с другом осуществляется через общую магистраль («Общая шина»). Основными достоинствами такой организации процесса обмена являются простота и возможность видоизменять состав оборудования (см. гл. 5).

Система адресации. Одной из важнейших характеристик микро-ЭВМ являют­ся применяемые в ней виды адресации или способы обращения к памяти. Это объясняется тем, что обращение к памяти является наиболее распространенной операцией, кроме того, прямое обращение к памяти большой емкости при отно­сительно небольшой разрядности микро-ЭВМ невозможно (действительно, если размер слова равен байту, то непосредственно можно обращаться только к 256 ячейкам памяти, что во многих случаях недостаточно). Поэтому в микро-ЭВМ используются прямая, относительная, косвенная адресации с их модифи­кациями.

Программное обеспечение. В настоящее время стоимость разработки про­граммного обеспечения составляет 50—80 % общей стоимости разработки ЭВМ и составляет значительную часть при разработке измерительно-вычислительных средств.

Программирование может осуществляться на машинном языке, языке ассем­блера, языках высокого уровня.

Ручное программирование в машинных кодах (командах) можно применять для небольших задач. В этом случае не требуется специальных аппаратных средств и получаются более компактные программы с эффективным использова­нием памяти.

Основное преимущество языка ассемблера над машинным заключается в том, что программирование на нем выполняется в символических обозначениях, более простых, чем машинные коды. В этом случае могут использоваться как аппаратные средства, так и специальная программа для перевода с языка ассемблера на машинные коды. При этом программа получается более длинной, чем в первом случае, и часть памяти занята программой ассемблера.

Языки высокого уровня (АЛГОЛ, ФОРТРАН, БЭЙСИК, PL/1 и др.) дают возможность специалисту программировать на языке, близком к профессиональ­ному. При этом резко ускоряется программирование, при передаче программы с машины на машину не нужно программу составлять заново. Но зато объект­ная программа (программа в машинных кодах) получается еще большей по объему, чем при применении ассемблера, здесь также нужны специальные аппа­ратные и программные средства для перевода программы на машинный язык.

Используются языки высокого уровня для крупных программ (более 1000 байт).

Различают пять основных классов средств программирования: редактирую­щие программы, транслирующие программы (ассемблеры, компиляторы и интер­претаторы), программы-загрузчики, моделирующие программы и отладочные программы. Редактирующие программы облегчают создание исходной програм­мы. Транслирующие программы переводят исходную программу на машинный язык. Загрузчики переносят объектную программу из внешней памяти, например перфоленты, в память микро-ЭВМ. Моделирующие программы позволяют про­верить объектную программу при отсутствии микро-ЭВМ. Отладочные програм­мы облегчают процесс отладки.

Все эти средства делятся на кросс-средства и резидентные средства. Кросс-средства-это программы, которые позволяют осуществить разработку программ на другой, как правило, более мощной ЭВМ. Резидентные средства —это про-

Таблица 6.1. Характеристики микро-ЭВМ

	я с >>* (- < а х >> ге as Б" О О *	Л Ь- о о аз d tc с со ге а		о а е- Г ВЗ я ге 5 Е		Количество уровней пре­рывания	Быстродействие, мкс
Тип микро-ЭВМ							S я си о О	о >= а:	Логиче­ские опе­рации	3 , =2 ^ ^. ге Й см о _ а	ге>= 3 2 ■—1 Ю
«Электроника-60»	0, 1, 2		16		81	8		4,5	40	6	1С	2,5
«Электроника C5-I2»	0, 1		16		31			500	17 000	1000	600	2,5
«Электроника C5-2I»	0, I		16		31	3		20	34С0	100	2.0	2,5

0 — безадресные, I —одноадресные, 2—двухадресные.

граммы, которые выполняются на той микро-ЭВМ или МП, для которых раз­рабатывается программа.

В настоящее время из-за ограничений памяти микро-ЭВМ и отсутствия транслирующих программ пользователи вынуждены, в большинстве случаев, со­ставлять программу в машинных кодах. По мере появления транслирующих программ и увеличения емкости памяти микро-ЭВМ доля программ, написанных на языках высокого уровня, для решения более сложных задач будет воз­растать.

В этой книге предлагаются и используются содержательные логические схе­мы алгоритмов, которые можно отнести в программно-выполняемой их части, — к программам, написанных на языке типа ассемблера. Использование СЛСА позволяет формализовать описание алгоритмов работы системы и перейти к со­ставлению программы в машинных кодах.

Технические характеристики микро-ЭВМ, определяемые развитием электрон­ной техники, за очень короткое время претерпевают довольно значительные изме­нения. Поэтому приведенные в табл. 6.1 данные по микро-ЭВМ позволяют по­лучить лишь представление об их возможностях.

В заключение следует отметить, что микро-ЭВМ в настоящее время еще уступают мини-ЭВМ по разрядности (8—16 двоичных разрядов), быстродействию. (до 500 тыс. операций в секунду), емкости памяти (4—64 Кслов) и по составу периферийного оборудования, однако имеют значительное преимущество по раз­мерам и стоимости, что и определяет их все возрастающее применение.

	с g Я ГГ я л а:	JB U о	Связь с ВУ (тип интер­фейса)	Б" CJ >s с; - <м Огл о U <d S тки	Конструк­тивное испол­нение		по
	Есть Есть	От 4 до 32	Общая шина	1000	Много-платная	К581	Пакет стандартных программ, трансляторы с языков ФОР­ТРАН, БЕЙСИК, АССЕМБЛЕР, тестовые программы
		От 0,128 до 2	ИФЭВМ	80	Одно­платная	К536, К535	Диспетчер, библиотека стан­дартных подпрограмм, тран -слятор с языков ассемблера и БЕЙСИК, профилактические тесты
	Есть	От 0,256 до 2	ИФЭВМ	80D	Одно­платная	К586, К535	Кросс-ассемблер, транслятор с языка БЕЙСИК, моделирую­щие программы