Тема лекции 1. Введение. Архитектура микропроцессорных систем.

Основные задачи микропроцессорных систем.

1.1 Основные понятия

Микропроцессор (МП) - центральная часть любой микропроцессорной

системы - включает в себя АЛУ и устройство управления, реализующее

командный цикл. МП может функционировать только в составе МПС,

включающей в себя память, устройства ввода/вывода, вспомогательные схемы

(тактовый генератор, контроллеры прерываний и ПДП, шинные формирователи,

регистры-защелки и др.).

Микропроцессорная система (МПС) – это вычислительная, контрольно-измери-

тельная или управляющая система, основным устройством обработки ин-

формации в которой является МП. Микропроцессорная система строится из

набора микропроцессорных БИС.

МПС решает следующие основные задачи: сбор информации; обработка;

представление результатов измерения и (в случае необходимости) передача этих

данных по каналу связи.

Сбор информации включает в себя: опрос датчиков, производимый путем

коммутации импульсно-аналоговых сигналов к устройству преобразования

(аналог-код); преобразование аналоговых сигналов в цифровые; согласование

сигналов датчиков со входными цепями преобразования; выявление и устранение

отклонения сигналов от заданных уровней; регистрация данных и их

отображение на индикационных устройствах.

Обработка информации: линеаризация (вычисление линейных функциональных

зависимостей); масштабирование и внесение поправок; фильтрация,

экстраполяция, сравнение данных с предельно допустимыми.

Представление результатов управления или измерения: преобразование данных,

удобных для передачи; согласование протокола связи при передаче данных по

каналам связи; согласование скоростей приема и передачи информации и

реализация буферизации.

МПС представляет собой совокупность аппаратных (Hard Ware) и

программных средств (Soft Ware). Причем аппаратные средства обеспечивают

максимальную производительность или быстродействие, а программные средства

- расширение круга задач, решаемых МПС.

В МПС связь между многофункциональными и специализированными

модулями организуется в основном двумя способами: с помощью произвольных

связей, реализующих принцип «каждый с каждым», и с помощью упорядоченных

связей - магистралей.

Все команды, выполняемые процессором, образуют систему команд

процессора. Структура и объем системы команд процессора определяют его

быстродействие, гибкость, удобство использования. Всего команд у процессора

может быть от нескольких десятков до нескольких сотен. Система команд может

быть рассчитана на узкий круг решаемых задач (специализированные

12Процессоры) или на максимально широкий круг задач (универсальные

процессоры). Коды команд могут иметь различное количество разрядов (занимать

от 1 до нескольких байт). Каждая команда имеет свое время выполнения, поэтому

время выполнения всей программы зависит не только от количества команд в

программе, но и от того, какие именно команды используются. Для выполнения

команд в структуру процессора входят внутренние регистры, арифметико-

логическое устройство (АЛУ, ALU — Arithmetic Logic Unit) , мультиплексоры,

буферы, регистры и другие узлы. Работа всех узлов синхронизируется общим

внешним тактовым сигналом процессора. То есть процессор представляет собой

довольно сложное цифровое устройство (рис. 1.1).

Рисунок 1.1 - Структура простейшего процессора