§6.9 Микропроцессор

Үлкен және аса үлкен интегралды схемаларды жасауғы жетістіктер микроэлектрониканың дамуының жаңа этапын сипаттайтын микро ЭВМ-ді жасау микропроцессорлардың дамуына алып келді.

Микропроцессор деп бір немесе бірнеше БИС түрінде іске асқан, сандық ақпаратты өңдеудеуші функционалды аяқталған құрылғыны атайды. Микропроцессорлар сандық құрылғылардың жобалау сипаттамасын өзгертті. Микропроцессорларды қолданғанда схемамен жұмыс істеудің орнына программалармен құрасытырылады. Бұл жобалауды тездетеді және арзандатады, құрылғыны функциялау әдісіне өзгерту енгізуді жеңілдетеді.

Микропроцессорда белгілі бір функцияны орындау, онда қолданылатын үлкен уақыт, құрылығылардың жылдамдығы жұмсалатын командалардың әдеттегі сан мәнінің тізбектеліп орындалуына байланысты. Жоғары жылдамдықты функциялауы программамен емес, ЗУ жазбасынан анықталатын құрылғыларды қамтамасызету жеңіл.

Ең алғаш микропроцессорлар 70-жылдары пайда бола бастады және аз габариттің, арзандылығының және қуатты аз қолданылатындығынан кең таралып кетті.

6.21-сурет. К585 және К584 сериялы микропрцессордың структуралы схемасы.

Оларды мәліметтерді өңдеуші құрылғыларда, басқарушы станок құрылғыларында, өлшеуіш приборларда қолданады. Байланыс техникасында микропроцессорлар каналдардың және хабарламалардың, телефон аппараттарының коммутация жүйесінің басқарушы комплекстерінде кең қолданылады.

Отандық кәсіпорындар микропроцессорладың көптеген серияларын шығарады. 6.21-суретте микропроцессордың К582 және К584 серияларының жеңілдетілген түрі көрсетілген.

Микропроцессорде жұмыстың бір тактісінде бір микрокоманданы іске асырушы қарапайым операциялар қарастырылған. Олар кодталған сөзді жіберу, арифметикалық қосу және сандарды есептеу, логикалық операциялады орындайды.

Микропроцессорде арифметикалық және логикалық операцияларды орындау үшін арифметикалы-логикалық құрылғы (АЛУ) қаралған. А және В операндасы Ма және Мб мультиплексорлары арқылы АЛУ-дың кірісіне беріледі. Ма мультиплексоры жалпы тағайындау регистрынан (РОН) немесе кіріс мәліметтер шинасынан А операндасын таңдайды; Мб мультиплексоры жинақтаушы регистрдан немесе кіріс мәліметтер шинасынан В операндасын тандайды. АЛУ-да орындалған операцияның нәтижесі шығыс мәліметтер шинасына беріледі. Ол РОН регистрларының біреуіне немесе жинақтаушы регистрлардың біреуіне қабылдануы мүмкін. Мс мультиплексоры өзінің шығысына А операндасын ығысусыз бере алады.

Микропроцессорда орындалатын операция коды басқарушы жадтан түсетін микрокомандаға сәйкес келеді. Дешифратордың көмегімен микрокоманданың коды микрокомандаға түрленеді, яғни дешифратордың шығысына сәйкес келетін сигналға түрленеді. Микрокомандаларды орындау прцессінде микропроцессорда адрес формаланады, соган орай басқарушы жадынан микрокомандалар таңдалады. Адресті формалау үшін РОН регистрларның біреуі қолданылады. Регистрдің жинағы өзі көбейетін инкременторға түседі, одан кейін қайтадан сол регисторға қайтады және инкрементормен бірлескен санағыш шығады.

Келесі қаралатын құрылғы орталық процессорлы (ЦПЭ) элемент деп аталады. ЦПЭ-мен қатар микропроцессорға жеке БИС-та орындалған басқа құрылғылардың қатары кіруі мүмкін.

Кейде басқарушы жад ЦПЭ құрамына кіруі мүмкін. Оның қаралған микропрограммаланған микропроцессордан болатын айырмашылығы, микропрограммаланған микропроцессор болып табылады. Бұндай микропроцессордың кірісіне әрқайсысын басқарушы жад микрокомандалардың кейбір сандарын ЦПЭ тізбегінде формалайтын команда беріледі. Әр команданың орындалу микропроцессордың бірнеше жұмыс тактісін алады.

Микропроцессорлар мен микропроцессор жуйесі аппаратуралық байланыста кең қолданылады. Бірінші кезекте ол мәліметтерді жіберу жүйесі мен желісіне, коммутация жүйесі, электробайланыс жүйесі сервисына қатысты.

Мәлметтерді жіберу желісі мен жүйесінде микропроцессорлар көбінесе түйіндерде және абоненттік пунктерде жасақталған процессорлар ретінде қолданады.

Коммутация жүйесінде микропроцессорлар мен микропроцессорлар жүйесін коммутацияны басқаратын құрылғының негізгі базасы ретінде қолданады. Олардың көмегімен коммутация түйіндері мен абоненттер арасында жібері трактасын орнату үшін байланыстырушы жолды таңдау міндетін шешеді. Сонымен қатар, микропроцессорлар қосымша мүмкіндіктермен қаматамасыз етеді: котегорияға тәуелді түрде абонеттерге қызмет көрсетудің сипаттамасын өзгерту, байланыс орнатуға периодтбақылау жасайды және т.б.

Ақпаратты түрлендіру жүйесінде мәліметтер концентраторын сызу үшін микропроцессорлар кең қолданылады. Мәліметтер концентраторы төменгі жылдамдықты бірнеше сызықтармен түсуші мәліметтерді қабылдайды және оларды бір сызықта жоғары жылдамдықпен жібереді немесе керісінше.

Микропроцессорларды қолдану дыбыстық сигналдарды сандық кодқа айналдыру мәселесін табысты шешуге мүмкіндік береді. Болашақ телефондарда микропроцессорларды қолдану келесідей қасиеттерді іске асыруы күтүлуде:

• сигналды импульсті дискті жинаққа түрлендіретін батырма (кнопка) жинағы;

• Тональді шақыру сигналдарын , олардың амплитудалық және жиіліктік басқарушысымен бірге жіберу;

• Сандық индикатордағы көрініс: тәуілік уақыты, байланыс ұзақтығы, терілген номер, соңғы терілген номер, номерлер;

• Номерлерді автотеру;

• Батырма (кнопка) номерлеріне шұғыл байланысты программалау;

• Ішкі байланыс сызығына қосылу.