5.3 Микроэвм

Важным итогом развития программируемых БИС явилась разработка микроЭВМ. Если микроЭВМ создается на одной интегральной микросхеме, то она называется однокристальной. Упрощенная структурная схема микроЭВМ имеет вид в соответствии с рисунком 5.2.

Рисунок 5.2 – Упрощенная структурная схема микроЭВМ

Как видно, она содержит центральный процессор ЦП (имею­щий устройство, аналогичное рассмотренному выше МП), ПЗУ, ОЗУ и устройства ввода и вывода информации. Устройство ввода содержит селектор адреса и так называемые порты ввода для считывания информации с гибкого диска, АЦП, телетайпа, перфоленты. Устройство вывода также содержит селектор адреса и порты вывода информации (дисплей, печатающее устройство, устройство вывода информации на перфоленту, ЦАП).

Данные, поступающие от устройства ввода, передаются на адресную магистраль обычно в виде 8-разрядных параллельных или последовательных кодовых сигналов через порт ввода. Селектор адреса определяет порт ввода, который передает данные на информационную магистраль в некоторый момент времени. Основная память состоит из ПЗУ и ОЗУ. Постоянное ЗУ используется как память программы, которую разработчик микро­ЭВМ заранее запрограммировал в соответствии с требованием пользователя. Для различных программ используют различные части ПЗУ.

Памятью данных в микроЭВМ является ОЗУ. Информация, хранящаяся в ОЗУ, стирается, когда отключается напряжение питания. Данные, поступающие в ОЗУ, обрабатываются в ЦП в соответствии с программой, хранящейся в ПЗУ. Результаты операций в ЦП хранятся в специальном накопителе информации, называемом аккумулятором или ОЗУ. Они могут быть выведены по команде через один из портов вывода на устройства вывода, подсоединенные к этому порту. Требуемый порт вывода выбирает­ся с помощью схемы селекции адреса.

5.4 Запоминающие устройства

Важнейшими блоками цифровой аппаратуры являются запоми­нающие устройства (блоки памяти), которые подразделяются на внешние и внутренние. Внешние ЗУ до сих пор реализуются на магнитных лентах и магнитных дисках. Они обеспечивают неопределенно длительное сохранение информации при отсутствии питания, а также практически любую необходимую емкость памяти. Внутренние ЗУ являются неотъемлемой частью цифровой аппаратуры. Раньше они выполнялись на основе ферритовых сердечников с прямоугольной петлей гистерезиса. Теперь в связи с разработкой ИС имеются широкие возможности создания полу­проводниковых ЗУ.

К устройствам памяти относятся следующие виды запоминаю­щих устройств:

Оперативные запоминающие устройства (ОЗУ), выполняющие запись и хранение произвольной двоичной информации. В цифровых системах ОЗУ хранят массивы обрабатываемых данных и про­граммы, определяющие процесс текущей обработки информации. В зависимости от назначения и структуры ОЗУ имеют емкость от 10² до 10⁷бит.

Постоянные запоминающие устройства (ПЗУ), служащие для хране­ния информации, содержание которой не изменяется в ходе работы системы, например используемые в процессе работы стандартные подпрограммы и микропрограммы, табличные значе­ния различных функций, константы и др. Запись информации в ПЗУ производится заводом-изготовителем БИС.

Программируемые постоянные запоминающие устройства (ППЗУ) явля­ются разновидностью ПЗУ, отличающиеся возможностью одно­кратной записи информации по заданию заказчика.

Репрограммируемые ПЗУ (РПЗУ) отличаютсяя от обычных воз­можностью многократной электрической сменой информации, осуществляемой заказчиком. Объем РПЗУ обычно составляет от 10² до 10⁵бит.

К устройствам постоянной памяти (ПЗУ, ППЗУ, РПЗУ) предъявляется требование сохранности информации при отключе­нии питания.

Основными параметрами ЗУ являются: информационная ем­кость в битах; минимальный период обращения; минималь­но допустимый интервал между началом одного цикла и началом второго; максимальная частота обращения – величи­на, обратная минимальному периоду обращения; удельная мощ­ность – общая мощность, потребляемая в режиме хранения, отнесенная к 1 биту; удельная стоимость одного бита ин­формации – общая стоимость кристалла, поделенная на инфор­мационную емкость.