Микропроцессорная секция 1804вс1.

Микропроцессорная секция 1804ВС1 представляет собой 4-х разрядную секцию на основе которой создаются блоки обработки данных.

Микропроцессорная секция содержит:

1. РЗУ – регистровое запоминающее устройство. Оно содержит 16 4-х разрядных ячеек. К данному ЗУ можно одновременно обращаться по 2-м адресам : А и В. На выходе формируется содержимое ячеек.

2. Регистры РгQ, РгА и РгВ предназначены для временного хранения данных.

3. СИД – селектор исходных данных. Основная функция: он выбирает из 4-х источников 2 операнда которые будут обрабатываться в АЛУ.

4. АЛУ – арифметико-логическое устройство выполняет арифметические и логические операции. При этом формируются признаки: Z – признак нуля, F3 – признак знака, OVR – признак переполнения, C4 – признак переноса, P и G - разряды переноса предназначенные для организации (осуществления) группового переноса.

5. СВД – селектор выходных данных. Выдаёт или не выдаёт данных на выходную шину Y. Его работой управляет сигнал ОЕ.

6. Сдвигатели F и Q осуществляют операции сдвига.

Работой секции управляют сигналы I0…I8. Обычно исходные данные берутся из РЗУ. С выхода РЗУ данные через регистры А и В попадают на СИД. СИД осуществляет выборку 2-х источников данных из 4-х возможных входных сигналов. Кроме того он может в качестве одного из операндов взять 0. АЛУ выполняет 8 различных операций: 3 арифметические (1 операция сложения и 2 операции вычитания (R-S/S-R)) и 5 логических (и, или, сложение по модулю 2, инверсия одного из операндов). Результат через СВД выдаётся на шину Y, а также по обратной связи поступает на сдвигатели F и Q. Сдвигатели осуществляют операцию сдвига на один разряд вправо и влево, а могут и не делать сдвига. После этого результат вновь попадает в СИД или в РЗУ. Для организации многоразрядных микропроцессоров необходимо, чтобы операции сдвига переходили из одной секции в другую. Для этого служат сигналы PRO,PR3,PQ0,PQ3. Для арифметических операций необходим перенос из более младшей секции. Данная микропроцессорная секция позволяет наращивать разрядность микропроцессора по 4 разряда.

Микросхема ускоренного переноса 1804ВР1.

М икросхема предназначена для организации ускоренного переноса при построении многоразрядных микропроцессоров на микропроцессорных секциях ВС1 и ВС2. Одна микросхема ВР1 обеспечивает ускоренный перенос для 4-х микропроцессорных секций. Для большей разрядности микропроцессора используют каскадное включение микросхем ВР1. Микросхема ВР1 формирует сигналы переноса по правилам группового переноса и представляет из себя чисто логическую схему.

Построение многоразрядных арифметических устройств на микросхемах серии 1804.

1.Схема 12-ти разрядного устройства с последовательным переносом.

Для того, чтобы создать 12-ти разрядное устройство потребуется 3 микросхемы ВС1.

Недостаток: перенос осуществляется последовательно, в результате схема работает медленно.

2.16-ти разрядное арифметическое устройство с ускоренным переносом.

Потребуется 4 микросхемы ВС1.

3. 32-х разрядное устройство с ускоренным переносом.

Применение микропроцессоров для построения систем цифровой обработки сигналов (ЦОС).

Существует обширная область применения микропроцессоров называемая цифровой обработкой сигналов, которая имеет свои особенности, позволяющие рассматривать её как самостоятельную область. Основными в ЦОС являются следующие направления:

1. Обработка звуковых сигналов. Данная область включает в себя прежде всего фильтрацию, спектральный анализ, корреляционный анализ, обратную свёртку, а также алгоритмы предсказания сигналов. Требуемая производительность для звуковых сигналов от 0,5МГц до 5МГц. Объём выборки в районе 250 слов и разрядность до 16 разрядов.

2. Обработка изображений. Цель обработки – это улучшение качества изображения, а также сжатие информации для последующего хранения и передачи по каналам связи. Данная обработка использует алгоритмы фильтрации, вычисления свёртки, быстрого преобразования Фурье, преобразования Адамара, преобразования Уолта. От системы требуется производительность порядка 10⁹-10¹² операций в секунду. Объём выборки до 1 миллиона слов. Требуемая разрядность – не превосходит 8 разрядов.

3. Системы радиолокации. Основная используемая операция – это фильтрация. При этом большинство операций выполняется на высокой частоте порядка 10ГГц. Пока это область недостижима для современной вычислительной техники. Вычислительная техника используется в системах радиолокации для обработки более низкочастотных сигналов. В этом случае требуется быстродействие порядка 10⁹ операций в секунду, объём выборки порядка 1000 слов и разрядность до 32 разрядов.

4. Гидролокация. Решаются те же задачи, что и в радиолокации но на более низкой частоте (сотни кГц). Гидролокации требуется выполнение операций свёртки, быстрого преобразования Фурье, умножения матриц, решения систем линейных уравнений. Максимальная производительность 10⁸ операций в секунду. Размер выборки порядка 1000 слов и разрядность от 16 до 32 разрядов.

Т.о. анализ систем ЦОС показывает, что применение микропроцессоров в этой области возможно, однако необходимое быстродействие в случае обработки высокочастотных сигналов может быть достигнуто за счёт распараллеливания вычислений и введения конвейерной обработки данных.

Применение цифровых методов обработки даёт следующие преимущества:

1. Воспроизводимость. Исправная система ЦОС имеет одинаковые параметры и не требует настройки.

2. Параметры систем ЦОС не изменяются во времени и при изменении температуры.

3. Отсутствуют паразитные связи, свойственные аналоговым системам.

4. В озможны решения принципиально недостижимые для аналоговой техники. Пример: колебательный контур с высокой добротностью. В данном аналоговом контуре на индуктивности и на конденсаторе имеются паразитные ёмкости, поэтому добротность в лучшем случае будет равняться 100, а в цифровой техники достаточно решить уравнение второго порядка, и если добиться того, чтобы второй член этого уравнения стал равен 0, то добротность увеличивается до бесконечности.

5. Унификация элементной базы.

Анализ показывает, что большинство алгоритмов используемых при ЦОС основано на небольшом количестве операций, которые должен выполнять микропроцессор.

№	Тип операции	Тип данных	Разрядность
1	Весовое суммирование	Вещественные, комплексные.	8:8, 8:16, 16:16, 16:32.
2	Свёртка	Вещественные, комплексные.	8:8, 8:16, 16:16, 16:32.
3	Набор множителей	Вещественные, комплексные.	8:8, 8:16, 16:16, 16:32.
4	Не рекурсивный фильтр 1-ого порядка	Вещественные	16:16, 32:32.
5	Не рекурсивный фильтр 2-ого порядка	Вещественные	16:16, 32:32.
6	Рекурсивный фильтр 1-ого порядка	Вещественные	16:16, 32:32.
7	Рекурсивный фильтр 2-ого порядка	Вещественные	16:16, 32:32.
8	Биквадратное звено	Вещественные	16:16, 32:32.
9	«Бабочка» 1-ого типа Е=А+В*С; D=А-В*С;	Комплексный	8:8, 16:16.
10	«Бабочка» 2-ого типа Е=(А+В)*С; D=А-В;	Комплексный	8:8, 16:16.

Данный набор микроопераций позволяет сравнительно легко реализовывать боле сложные функции, такие как фильтры любого порядка, умножение матриц, быстрое преобразование Фурье, дискретное преобразование Фурье и т.д. Анализ формул показывает, что в большинстве случаев базовой является операция: А*В+С. Разрядность операндов является переменной и равна 8, 16 или 32. Кроме базовой операции при ЦОС довольно часто встречаются операции сложения, сложения с накоплением, очереди сдвига с параллельным чтением операндов и т.д. Данный набор операций определил функциональный состав микросхем серии 1815.