2. Процессоры электронных управляющих систем

2.1.Структура центрального процессора в общем случае эум содержит несколько типов процессоров:

1) центральный (ЦПр);

2) специализированные процессоры;

3) каналы ввода/вывода.

Все типы процессоров используют одинаковые общие принципы построения и работы. Рассмотрим наиболее сложный процессор - ЦПр.

ЦПрвыполняет функции основной арифметической и логической обработки данных в реальном масштабе времени, заданные программами, организует совместную работу основных устройствЭУМ, управляет работой основной памяти в процессе выполнения команд программы и обеспечивает связь человека-оператора с устройствамиЭУМчерез пульт управления.

Принцип построения ЦПрблочный, то есть различные аппаратные средстваЦПробъединяются в блоки по функциональному признаку, оформляемые как правило, в виде отдельных конструктивных единиц.

Рассмотрим типовую структуру ЦПр, построенного на микросхемах средней степени интеграции и специализированного на решении задач управления процессами коммутации на узле коммутации (УК)

(см. рис. 2.1).

Рис. 2.1. Структурная схема ЦПр

В состав ЦПрвходят следующие основные блоки:

1. БЦУ– блок центрального управления. Он организует последовательность выполнения команд программы, осуществляет обмен информацией с основной памятью, дешифрирует считанные из основной памяти команды и координирует работу других блоковЦПрв процессе выполнения команд.

2. АЛБ– арифметико-логический блок. Реализует арифметические и логические операции над данными и в зависимости от результата операции устанавливает значение признаков выполнения команды. Используется также для формирования абсолютных адресов команд и данных при относительной адресации.

3. БРОН– блок регистров общего назначения. Он содержит рабочие, базисные и индексные регистры, используемые для хранения промежуточных данных, адресов и индексов.

4. БПП– блок прерывания программ. Он принимает внешние сигналы от других процессоров, каналов ввода/вывода, пульта управления и внутренние сигналы от других блоков и схем контроля данногоЦПри основной памяти, устанавливает приоритетность этих сигналов, анализирует возможность прерывания выполняемой программы и при необходимости прерывания выдает соответствующий сигнал вБЦУ.

5. БСПУУ– блок сопряжения с периферийнымиУУ. Предназначен для организации обмена информацией междуПУУиЦПр. При возникновении в процессе обмена информацией особых ситуацийБСПУУформирует и передает вБППсоответствующий сигнал прерывания.

6. БСВ– блок службы времени. Выполняет функции получения истинного или астрономического времени, выработки последовательности сигналов прерывания с нужной периодичностью и реализации программно-управляемых таймеров.

Информационная взаимосвязь рассмотренных блоков ЦПрмежду собой осуществляется через шины А, Б и В. Шина А служит для передачи информации от блоковБЦУ,БРОН,БПП,БСПУУ,БСВ,а также от регистров других процессоров иПУв регистр 1-го операнда блокаАЛБ. По шине Б передается информация из блоковБЦУиБРОНв регистр 2-го операнда блокаАЛБ. Информация в блокиБЦУ,БСПУУ,БПП,БРОНиБСВпередается через шину В. Каждая из шин А.Б и В соединена с несколькими источниками или приемниками информации, однако по каждой шине в данный момент может передаваться информация только от одного источника к одному приемнику. Последовательностью передачи информации через шины управляетБЦУс помощью набора схем И, включенных между шиной и источником или приемником информации. При необходимости передачи информации от шины В в некоторый блокБЦУпосылает в соответствующую группу схем управляющий сигнал, разрешающий прохождение через эти схемы информации к нужной схеме или регистру этого блока. Аналогично передается информация через шины А и Б. Связь процессора с основной памятьюЭУМосуществляется черезАШ,ИШ(адресную и информационную шины).