Микропроцессорный комплект К1810 предназначен для построения как простейших одноплатных микроЭВМ так и мощных мультипроцессорных устройств в системах управления технологическими процессами и обработки сигналов [15]. Ядром этого МПК явился МП I-8086, разработанный в 1978 г. Этот МП явился мощным средством для создания ПЭВМ. Однако он вполне может быть использован и для разработки МК. Состав МПК 1810 [9]: - К1810ВМ86 – микропроцессор; - К1810ВМ87 – сопроцессор для реализации операций с плавающей запятой; - К1810ВМ88 – 8-разрядный микропроцессор; - К1810ГФ84 – тактовый генератор; - К1810ВН59 – контроллер прерываний; - К1810ВГ88 – контроллер шин.
Технические характеристики МП К1810ВМ86 Технические характеристики К1810ВМ86 следующие [9,15]: - ШД – 16 разрядов; - ША – 20 разрядов; - адресное пространство – 220 = 1Мбайт; - программно-доступные регистры – 12 (AX, BX, DX, CX, BP, SI, DI, IP, CS, SS, DS, ES); - память – сегментированная по 64 кбайта; - длина команды – переменная от 1-го до 6-ти байт; - максимальная тактовая частота fТ = 5 МГц; - используется 40-выводный корпус. Особенности МП К1810ВМ86: - расширенная система адресации – 24 способа; - наличие команд умножения, деления и последовательности байтов и слов; - наличие шести регистров очереди – прообраз КЭШ-памяти. Регистры очереди запол¬няются следующей командой. Заполнение регистров очереди происходит одновременно с вы¬полнением предыдущей команды; - развитая система прерываний, используется 256 запросов на прерывание; - имеются аппаратные средства для реализации многопроцессорной системы. По организации памяти МП К1810ВМ86 является машиной фон-Неймановского типа, так как память данных и память команд находятся в едином адресном пространстве. Кроме того, МП К1810ВМ86 относится к ВС с программным управлением, при котором необходим дешифратор команд. Физический адрес МП К1804 имеет 20-разрядную ША, которая обеспечивает адресное пространство в 1 Мбайт. Адрес на ША МП называется физическим адресом. В МП широко используются различные способы косвенной адресации, когда источником адреса служат индексные и базовые 16-разрядные регистры. В этом случае говорят об исполнительном ( или логическом) адресе - EA. Исполнительный адрес можно определить как адрес в пределах страницы памяти, номер которой определен сегментным регистром. Каким же образом формируется 20-разрядный физический адрес из 16-разрядного исполнительного адреса? На рисунке 3.4.1 представлена схема формирования физического адреса, принятая для МП К1810ВМ86.
Формирование
физического адреса
Для формирования физического адреса выполняется суммирование исполнительного адреса с содержимым сегментного регистра, сдвинутого на 4 разряда влево. Исполнительный адрес формируется с помощью комбинации содержимого нескольких (до двух) регистров и с помощью прямого адресного смещения, указанного в команде. Например, исполнительный адрес в команде MOV AX, [BX+SI+159] формируется из двух регистров и дополнительного прямого смещения (рисунок 3.4.2).
Формирование
исполнительного адреса
При проектировании МК необходимо учесть, что пуск МП К1810ВМ86 после снятия сигнала сброса SR выполняется с физического адреса FFFFOh. Этот адрес получается в результате суммирования по схеме, представленной на рисунке 3.4.1, и с учетом того, что в сегментный регистр загружается код FFFFh, а регистр адреса в пределах текущего сегмента IP формирует код 0000h. Организация внешней памяти Память в МП, разрабатываемых фирмой Intel, организована побайтно. Даже в МП последнего поколения типа Pentium при 64-разрядной ШД память все равно организована побайтно. Для реализации возможностей, которые открывают ШД более одного байта во всех МП этой архитектуры предусмотрено чтение кодов из памяти словами. Напомним, что слово – это основной формат шины данных рассматриваемой вычислительной системы. Для МП К1810ВМ86 слово – это 16 разрядов, то есть два байта. Поэтому, наряду с режимами побайтного обращения к внешней памяти в этом МП предусмотрен режим чтения-записи слова
Режим
чтения-записи слова
Организация
внешней памяти
Для возможности обращения по словам и по байтам память разделена на 2 банка с четными и нечетными адресами, причем ячейки с четными адресами подключаются к младшему байту ШД, а с нечетными – к старшему. Для выбора соответствующего банка памяти используется сигнал BHE совместно с разрядом ША0. Таким образом при проектировании МК необходимо два ПЗУ и два ОЗУ. Сигнал выбора банка памяти должен учитывать таблицу приведенную выше и общий сигнал разрешения выбора памяти – ПЗУ или ОЗУ.
NMI – немаскируемый вход запроса на прерывание, данный сигнал обязательно будет обслужен.
INT– маскируемый запрос на прерывание.
С – сигнал синхронизации.
SR – системный сброс.
RDY – сигнал готовности.
ТЕST – сигнал проверки состояния процессора.
HLD–запрос на захват шины данных.
HLDА – разрешение захвата шины данных.
АD0/ АD15 – мультиплексная (совмещенная) двунаправленная шина адреса/данных.
А16/SА3 – А19/S6 – мультиплексные выходные линии адреса/состояния.
ВНЕ/SА7 – выбор блока памяти с нечетными адресами.
RD – чтение.
WR – запись.
М/IО
– является признаком обращения к
запоминающему устройству (М/IО=1) или
внешнему устройству (М/IО=0).
DT/R – сигнал направления передачи/приема данных.
DEN – разрешение передачи данных.
ALE – строб записи адреса.
MN/MX
– минимальный/максимальный режимы
работы. Сигнал на этом входе определяет
режим работы МП: 1 – минимальный, 0 –
максимальный.
В максимальном режиме действуют следующие управляющие сигналы:
SA0/ SA2 – сигналы состояния о типе выполняемого машинного цикла.
QS0/QS1 – состояние очереди. Идентифицирует состояние внутренней 6-байтовой очереди команд МП.
RQ/GТ0 - RQ/GТ1 – запрос/разрешение к локальному каналу.
Данный микропроцессор имеет общее число команд с модификациями – 11986. Общее число мнемоник – 111.
Имеется 14 групп команд, каждой из которых присвоено по 2 мнемоники. Команды располагаются в памяти и занимают от 1 до 6 байт. Первый 1 или 2 байта или часть их отводятся под код команды, остальное – под операнды.
Технические характеристики микропроцессора:
1) Тактовая частота F=25МГц;
2) Среднее быстродействие – 1,66 млн. операций в секунду;
3) Разрядность по шине данных – 16;
4) Число источников питания = 1 (+5В);
5) Температурный диапазон – 0 ÷ +70°С;
6) Число активных элементов – 29000;
7) n-МОП технология;
8) Потребляемая мощность – около 1,7 Вт;
9) Шина адреса имеет 20 линий, что позволяет непосредственно адресоваться к памяти емкостью до 1 Мбайт;
10)Число выводов – 40;
11)Длительность тактовых импульсов – 200 нс.