- •Раздел 1 Архитектура микропроцессорного вычисления
- •Тема 1.1 Архитектура микропроцессора
- •1 Архитектура микропроцессора. Классификация
- •Контрольные вопросы:
- •Тема 1.2 Организация управления процессом обработки информации
- •1 Структура микропроцессора
- •2 Аппаратный принцип управления выполнением операций
- •3 Микропрограммный принцип управления выполнением операций
- •Контрольные вопросы:
- •Тема 1.3 Общая схема микропроцессора. Cisc и risc архитектура, основные принципы
- •1 Построение микропроцессорных систем
- •2 Режим выполнения основной программы
- •3 Режим вызова программы
- •4 Режим обслуживания прерываний и исключений
- •5 Режим прямого доступа к памяти
- •6 Конвейерный принцип выполнения команд
- •При идеальной (а) и реальной (б) загрузке 6-ступенчатого конвейера
- •Контрольные вопросы:
- •Тема 1.4 Ассемблерная мнемоника. Структура и форматы команд. Виды адресации. Система команд микропроцессора
- •1 Язык ассемблера. Основные понятия
- •Структура программы на ассемблере. Синтаксис ассемблера.
- •2 Символы языка ассемблера
- •3 Типы операторов ассемблера
- •Директивы ассемблера
- •Система команд процессора
- •Контрольные вопросы:
- •Тема 1.5 Организация памяти микропроцессорных вычислителей
- •1 Общие сведения о запоминающих устройствах (зу)
- •2 Основные параметры запоминающих устройств Основными параметрами запоминающих устройств являются:
- •3 Классификация запоминающих устройств
- •4 Основные структуры запоминающих устройств
- •Структура 3d
- •Контрольные вопросы:
- •Тема 1.6 Адресация в микропроцессорном вычислителе. Понятие адресного пространства. Методы полной и частичной дешифрации адресов
- •1 Форматы команд
- •2 Способы адресации операндов
- •Тема 1.7 Интерфейс и его функции. Параллельный и последовательный обмен информацией. Способы обмена данными.
- •1 Общие сведения об интерфейсах
- •2 Иерархия шин
- •4 Параллельные периферийные адаптеры
- •Режим 0
- •Режим 1
- •5 Программируемые связные адаптеры
- •6 Программируемые контроллеры прерываний
- •7 Контроллеры прямого доступа к памяти
- •8 Программируемые интервальные таймеры
- •Раздел 2 Системы на основе однокристальных микропроцессоров и микроконтроллеров
- •Тема 2.1 Особенности архитектуры однокристальных микропроцессоров. Обобщенная структура
- •1 Основные характеристики однокристальных микропроцессоров
- •2 Эволюция архитектуры однокристальных микропроцессоров Intel x86
- •3 Семейства однокристальных микроконтроллеров. Базовая органи-зация
- •4 Набор регистров мк - 51
- •5 Организация памяти мк-51
- •Периферийные средства мк – 51
- •Контрольные вопросы:
- •Тема 2.2 Система команд
- •3 Отладка и настройка микроконтроллерных систем
- •1 Типы команд
- •2 Расширение памяти программ и данных
- •3 Отладка и настройка микроконтроллерных систем
- •Глоссарий
- •Итоговый тест
- •Литература
Глоссарий
Адаптер - устройство сопряжения.
Адрес - закодированный номер, определяющий, куда передается информация или откуда она принимается.
Адресация - способ задания адреса операнда.
Адресное пространство - совокупность всех адресов, к которым может обращаться микропроцессорная система.
Активный уровень сигнала - уровень, соответствующий приходу, наличию сигнала, то есть выполнению этим сигналом соответствующей ему функции.
Аккумулятор - выделенный внутренний регистр процессора, который принимает участие в выполнении большинства команд.
АЛУ - арифметико-логическое устройство (ALU).
Аппаратное обеспечение - электронная аппаратура микропроцессорной системы.
Аппаратное прерывание - прерывание, вызываемое устройствами-исполнителями.
Арбитраж - метод определения единственного активного устройства, способ разрешения конфликтов.
Асинхронная магистраль - магистраль, в которой предусмотрен только асинхронный обмен.
Асинхронный обмен - обмен по магистрали с подтверждением готовности исполнителя.
Асинхронный сигнал - сигнал, не привязанный по времени к внутренним процессам схемы, не синхронизированный со схемой.
Ассемблер - язык программирования нижнего уровня, использующий мнемонические обозначения машинных команд.
АЦП - аналого-цифровой преобразователь.
Базовый адрес - младший адрес из группы адресов, приписанных какому-то устройству или задаче.
Байт - группа двоичных разрядов, битов (как правило, 8 бит), содержащая какой-то код.
Байтовые операции - операции, производимые над отдельными байтами операндов процессорами, имеющими разрядность больше 8.
Бит (от англ. Binary Digit - двоичное число) - единица двоичной информации, разряд двоичного кода, принимающий значения 0 и 1.
Бит четности - дополнительный контрольный бит, добавляемый к данным и хранимый или передаваемый вместе с этими данными.
Буфер - память или область памяти, используемая для временного хранения данных.
Буфер - логический элемент (микросхема), используемый для электрического согласования входов и выходов других микросхем.
В/В - ввод/вывод, I/O.
Ввод данных - то же, что чтение, считывание, прием данных.
Вектор прерывания - адрес начала программы обработки прерывания.
Векторные прерывания - прерывания, при которых номер прерывания (адрес вектора) выдается устройством, запросившим прерывание.
Вилка (штекер) - часть разъема, контакты которого входят в контакты розетки (гнезда).
Виртуальная память - внешняя память большого объема, которую процессор с помощью специальных механизмов использует как свою собственную системную память.
ВКМ - внутренняя контроллерная магистраль.
Внешние устройства - устройства, подключаемые к микропроцессорной системе посредством устройств сопряжения, устройств ввода/вывода.
Временная диаграмма - графики зависимости от времени входных и выходных сигналов цифрового устройства в различных режимах работы.
ВУ - внешние устройства.
Вывод данных - то же, что запись, передача данных.
Гарвардская архитектура - архитектура микропроцессорной системы с раздельными шинами данных и команд (двухшинная архитектура).
Г (гига-) - приставка для обозначения 230 = 1 073 741 824.
Данные - передаваемая в закодированном виде цифровая информация.
Двунаправленная линия (шина) - линия (шина), по которой сигналы могут передаваться в обоих направлениях (по очереди).
Двухшинная архитектура - архитектура микропроцессорной системы с раздельными памятями данных и команд и с раздельными шинами для обмена с каждой из них.
Декремент - уменьшение на единицу.
Дескриптор - описатель, код, содержащий информацию о сегменте памяти, о векторе прерывания и т.д.
Джампер - съемная перемычка, устанавливаемая на плату для переключения режимов ее работы.
Драйвер - программа нижнего уровня, осуществляющая управление аппаратурой.
Единичный сигнал - то же, что положительный сигнал.
Зависание - переход микропроцессорной системы в непредусмотренное состояние, остановка работы системы.
Задатчик (master) - активное устройство на магистрали (чаще всего - процессор), которое производит обмен с исполнителем в данном цикле.
Задержка - временной сдвиг между входным и выходным сигналами устройства, узла, микросхемы.
Задний фронт сигнала (спад) - переход сигнала из активного уровня в пассивный.
Запись - операция, при которой задатчик передает данные в память или в устройство ввода/вывода.
Запрос - обращение к процессору для специального обслуживания (например, для прерывания или ПДП).
Защищенный режим - режим процессоров фирмы Intel, начиная с 80286, обеспечивающий многозадачный режим и объем памяти свыше 1 Мбайт (см. реальный режим).
ЗУ - запоминающее устройство, память.
Инициализация - приведение в начальное состояние, запуск работы.
Инкремент - увеличение на единицу.
Инструкция - то же, что команда.
Интерфейс - соглашение об обмене между электронными устройствами. Включает в себя требования по электрическому, логическому и конструктивному сопряжению устройств.
ИС - интегральная микросхема, ИМС (1С), чип.
Исключения - разновидность прерываний, которые возникают автоматически при определенных условиях в процессе работы процессора.
Исполнитель (slave) - пассивное устройство на магистрали, с которым задатчик производит обмен в данном цикле.
К (кило-) - приставка для обозначения 210 = 1024.
Канал - то же, что системная шина, магистраль.
Карта расширения - одноплатное устройство сопряжения, подключаемое к магистрали персонального компьютера.
Каскадирование - совместное включение нескольких одинаковых устройств (обычно последовательное) для улучшения их характеристик.
КМОП - комплементарная технология МОП (CMOS).
Команда - код, определяющий элементарную функцию, которую должен выполнить процессор.
Конвейер - память типа FIFO небольшого объема, входящая в состав процессора и служащая для ускорения выборки исполняемых команд.
Контроллер - устройство управления, управляющее устройство сопряжения.
Кристалл - то же, что микросхема, чип.
Кэш-память - быстрая буферная память, содержащая копию части основной памяти системы и позволяющая ускорить обмен с медленной основной памятью.
Линия - единичный проводник системной шины.
М (мега-) - приставка для обозначения 220 = 1 048 576.
Магистраль - системная шина микропроцессорной системы.
Маска - управляющий код, который разрешает или запрещает отдельные разряды основного кода.
Маскирование прерывания - временный запрет прерывания.
МК - микроконтроллер.
Монитор - программа для работы оператора с пультом управления с целью контроля функционирования микропроцессорной системы.
Мониторинг - слежение, контроль состояния какого-либо устройства.
МОП - полупроводниковая технология на основе полевых транзисторов типа «металл - окисел - полупроводник» (MOS).
МП - микропроцессор.
МПК - микропроцессорный комплект микросхем.
МПС - микропроцессорная система.
Мультиплексирование - передача различных сигналов по одной линии (шине) в разные моменты времени.
Мультиплексированная магистраль - магистраль с мультиплексированными (полностью или частично) шинами адреса и данных.
НМД - накопитель на магнитном диске.
Мультиплексированная магистраль - магистраль, в которой шины адреса и данных не мультиплексированы.
Ножки - то же, что выводы микросхемы.
Нулевой сигнал - то же, что отрицательный сигнал.
Одношинная архитектура - архитектура микропроцессорной системы с общей памятью данных и команд и общей шиной для обмена с памятью.
ОЗУ - оперативное запоминающее устройство, оперативная память (RAM).
OK - выход с открытым коллектором.
Операнд - код данных, с которым производится операция данной командой.
ОС - операционная система.
Опрос (поллинг) - постоянное чтение информации из устройства для определения его состояния.
Отрицательная логика - система сигналов, в которой логической единице соответствует низкий уровень напряжения, а логическому нулю - высокий.
Отрицательный сигнал (сигнал отрицательной полярности, нулевой сигнал) - сигнал, активный уровень которого - логический нуль. То есть единица - это отсутствие сигнала, нуль - сигнал пришел.
Отрицательный фронт сигнала (спад) - переход сигнала из единицы (из высокого уровня) в нуль (в низкий уровень).
Пассивный уровень сигнала - уровень, в котором сигнал не выполняет никакой функции,
ПДП (прямой доступ к памяти) - режим обмена по системной шине между устройством ввода/вывода и памятью без участия центрального процессора.
Перепад (переход) сигнала - переключение сигнала из нуля в единицу или из единицы в нуль, то же, что фронт сигнала.
Передний фронт сигнала - переход сигнала из пассивного уровня в активный.
ПЗУ -постоянное запоминающее устройство, постоянная память (ROM).
ПК - персональный компьютер, PC.
ПЛИС - программируемые логические микросхемы, PLD.
ПО - программное обеспечение (software).
Подпрограмма - вспомогательная программа, вызываемая из основной программы или из подпрограммы.
Подтверждение - выработка сигнала, подтверждающего выполнение той или иной функции.
Положительная логика - система сигналов, в которой логической единице соответствует высокий уровень напряжения, а логическому нулю - низкий.
Положительный сигнал (сигнал положительной полярности, единичный сигнал) - сигнал, активный уровень которого - логическая единица. То есть нуль - это отсутствие сигнала, единица - сигнал пришел.
Положительный фронт сигнала (или просто фронт) - переход сигнала из нуля (из низкого уровня) в единицу (в высокий уровень).
Полярность сигнала - уровень сигнала, соответствующий его активности. Положительной полярности соответствует активный единичный сигнал, отрицательной полярности - активный нулевой сигнал.
Порт - устройство сопряжения микропроцессорной системы с внешним устройством (обычно простейшее).
ППЗУ - программируемое ПЗУ (PROM).
Прерывание - временный перевод процессора на программную обработку внешнего события или на выполнение подпрограммы.
Принстонская архитектура - архитектура микропроцессорной системы с единой шиной для данных и команд (одношинная архитектура).
Программа - последовательность команд микропроцессора, выполняющих требуемую задачу, алгоритм.
Программное обеспечение - набор программ, выполняемых микропроцессорной системой.
Программное прерывание - программный переход к подпрограмме, обслуживаемый, как прерывание.
Пространство памяти - весь объем системной памяти микропроцессорной системы.
Протокол - порядок обмена сигналами между цифровыми устройствами.
Радиальные прерывания - прерывания, при которых номер прерывания (адрес вектора) определяется номером используемой линии запроса прерывания.
Разрядность (кода, шины) - количество двоичных разрядов кода или количество цифровых сигналов для передачи кода по шине.
Реальный режим (режим реальной адресации) - режим процессоров фирмы Intel, начиная с 80286, обеспечивающий совместимость с процессором 8086 и объем памяти до 1 Мбайт (см. защищенный режим).
Регенерация - периодическое восстановление, обновление информации, записанной в динамическую память. Требует подачи специальной последовательности управляющих сигналов.
Регистр процессора - внутренняя ячейка памяти процессора, в которой хранится управляющая информация, адрес или данные.
Регистр состояния процессора - внутренний регистр процессора, в котором хранятся флаги (биты) слова состояния процессора (ССП, PSW).
Розетка (гнездо) - часть разъема, в контакты которого входят контакты вилки (штекера).
РОН - регистр общего назначения (универсальный внутренний регистр процессора).
РПЗУ - репрограммируемое ПЗУ (EPROM), информация в котором стирается ультрафиолетовым излучением и может быть записана вновь.
Рукопожатие - обмен сигналами между устройствами, участвующими в обмене с подтверждением выполнения операции (handshaking).
СБИС - сверхбольшая интегральная схема (VLSI).
Свопинг (подкачка) - процесс временного сохранения на диске областей оперативной памяти и чтения их с диска.
Сегмент - выделенная часть памяти, хранящая данные или команды, для адресации которой используются одни и те же регистры процессора.
Сегментный регистр - регистр, указывающий на начало того или иного сегмента памяти.
Селектор (дешифратор) адреса - узел в составе устройства-исполнителя для распознавания адреса в циклах обмена по магистрали.
Синхронизация - обеспечение согласованной во времени работы нескольких устройств, например, по общему тактовому сигналу.
Синхронная магистраль - магистраль, в которой основной тип обмена синхронный.
Синхронный обмен - обмен информацией по магистрали в темпе за-датчика без учета быстродействия исполнителя.
Синхросигнал - то же, что тактовый сигнал.
Система команд - набор команд процессора, которые он способен выполнить.
Системная память - прямо адресуемая память микропроцессорной системы (оперативная и постоянная).
СК - счетчик команд (PC).
Слово (двоичное) - группа бит (обычно 16, 32 или 64 бита), состоящая из нескольких байт.
Слот - разъем для подключения к системной магистрали плат расширения.
Сокет (Socket) - то же, что колодка, контактирующее устройство-гнездо, в которое устанавливается микросхема с возможностью простой ее замены.
Сопроцессор - микросхема специализированного процессора, подключаемая к микросхеме основного процессора для улучшения ее характеристик. Чаще всего используются математические сопроцессоры, ускоряющие выполнение сложных арифметических команд.
Спад сигнала - то же, что задний фронт сигнала (обычно - отрицательный фронт).
ССП - слово состояния процессора, PSW.
Стек - область памяти, адресация к которой построена по магазинному принципу (LIFO) - первым читается последний записанный в память код.
Строб (стробирующий сигнал) - управляющий сигнал, который своим уровнем определяет момент выполнения элементом или узлом его функции. В более общем смысле строб - это любой синхронизирующий сигнал, тактовый сигнал.
Счетчик команд - внутренний регистр процессора, определяющий адрес в памяти, в котором находится текущая команда. В обычном режиме состояние счетчика команд наращивается после выполнения каждой команды.
Т (тера-) - приставка для обозначения 240 = 1 099 511 627 776.
Таймер - устройство отсчета времени.
Такт - то же, что тактовый сигнал, а также период тактового сигнала.
Тактовый сигнал - управляющий сигнал, который своим фронтом определяет момент выполнения элементом или узлом его функции. Иногда то же, что и стробирующий сигнал.
Теневая память - часть оперативной памяти, используемая для хранения копии постоянной памяти с целью повышения скорости доступа к информации.
Терминатор - оконечный согласователь линии связи.
Тетрада (полубайт, ниббл) - группа из четырех бит, кодируемая одним символом в шестнадцатеричной системе счисления.
Транзакция - то же, что цикл обмена.
ТТЛ - транзисторно-транзисторная логика и соответствующая ей полупроводниковая технология (TTL).
ТТЛШ - технология ТТЛ с диодами Шоттки (TTLS). Характеризуется более высоким быстродействием при той же потребляемой мощности.
УВВ - устройство ввода/вывода.
Указатель - код, определяющий адрес операнда в памяти.
Указатель стека - внутренний регистр процессора, в котором хранится текущий адрес стека.
УС - указатель стека (SP).
Устройство ввода/вывода - устройство, осуществляющее сопряжение микропроцессорной системы с внешними устройствами.
Устройство сопряжения - устройство для обмена информацией между компьютером и внешними устройствами.
Фаза - часть цикла, в течение которой меняется состояние каких-то сигналов шины.
Флаг - сигнал (бит), соответствующий какому-либо состоянию устройства, например, готовности к обмену.
Флэш-память (Flash Memory) - разновидность РПЗУ с электрическим стиранием информации и возможностью многократной перезаписи.
Фон-неймановская архитектура - одношинная архитектура, то же, что принстонская архитектура.
Фронт сигнала - переход сигнала из нуля в единицу или из единицы в нуль, иногда в более узком значении «передний положительный фронт».
ЦАП - цифроаналоговый преобразователь.
Цикл - последовательность обмена сигналами, в течение которого выполняется только одна элементарная операция (например, ввод или вывод).
ЦП - центральный процессор, основной процессор микропроцессорной системы.
ЦПЭ - центральный процессорный элемент.
Чип - то же, что интегральная микросхема, ИМС.
Чипсет - набор микросхем, предназначенный для решения какой-то одной задачи.
Чтение - операция получения задатчиком шины кода данных из памяти или из устройства ввода/вывода.
Чтение-модификация-запись - операция, при которой в течение одного цикла данные читаются из какого-то устройства, преобразуются и записываются в то же самое устройство по тому же адресу.
ШИМ - широтно-импульсная модуляция.
Шина - группа сигнальных линий, объединенных по какому-либо принципу. Например, шиной называют сигналы, соответствующие всем разрядам какого-то двоичного кода (шина данных, шина адреса). Иногда шиной называют также провод питания («шина питания») и общий провод («шина земли»).
Ширина - то же, что разрядность.
ЭВМ - электронная вычислительная машина, то же, что компьютер.
Эмуляция - моделирование, имитация работы реального устройства с использованием аппаратных и программных отладочных средств.
Ядро микропроцессорной системы - основные устройства микропроцессорной системы: процессор, оперативная и постоянная память.
Ячейка (памяти) - элемент памяти (одноразрядный или многоразрядный), который служит для хранения информационного кода и может быть выбран с помощью кода адреса памяти.
