___МЕТОДИЧКИ_2013 / Пособие по ОСМПС (pdf) / 1_КЛАССИФИКАЦИЯ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СИСТЕМ И ЭТАПЫ ИХ ПРОЕКТ

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время цифровая техника получила бурное развитие. Аналоговая аппаратура вытесняется цифровой в самых различных областях, таких как промышленная автоматизация, управление летательными аппаратами, телевидение, телефония. Эта тенденция приобретает в последнее время массовый характер. Традиционные цифровые устройства, особенно микропроцессорные устройства (МПУ), также не стоят на месте, обусловливая совершенствование отладочных средств. Средства тестирования оказались необходимыми не только разработчику, но и пользователю.

Напомним, что микропроцессорными устройствами называют устройства, выполненные на основе схем с большой степенью интеграции, микропроцессоров или однокристальных микроконтроллеров. Микропроцессорные устройства используются практически во всех областях человеческой деятельности, имеют самое разнообразное назначение и выполняют различные функции. При всем многообразии конкретных функций общими функциями МПУ являются управление устройствами ввода и вывода, обработка и преобразование информации.

Основным отличием МПУ от традиционных электронных устройств является наличие в их структуре двух четко разграниченных категорий средств аппаратурных и программных. Поэтому МПУ обладают свойством программируемости как при разработке, так и при внесении изменений в их алгоритм функционирования. Наличие программных средств определяет особенности проектирования, производства и эксплуатации, т. е. специфику всего жизненного цикла МПУ.

Для разработки, производства и эксплуатации микропроцессорной техники необходимы специальные инструментальные средства, позволяющие автоматизировать наиболее трудоемкие процессы проектирования и диагностики микропроцессорных устройств – отладочные средства.

Под термином «отладка» понимают процесс обнаружения неправильного поведения и локализации источника неправильного поведения системы или ее модели на этапе проектирования системы. Микропроцессоры вызвали к жизни новые методы и средства проектирования: логические анализаторы, генераторы слов, оценочные и отладочные комплексы, комплексы развития.

Несмотря на достигнутые в настоящее время успехи в области автоматизации проектирования, процесс создания цифровых систем носит творческий характер. Поэтому от того, насколько тщательно проведена проверка правильности поведения системы, зависит качество проектируемой системы.

Наиболее распространены отладочные средства на базе персонального компьютера. Кроме того, этот класс отладочных средств обладает широкими функциональными возможностями. Для решения задач отладки широко используются развитые кросссистемы автоматизации программирования, методы программной и аппаратурной эмуляции основных узлов МПУ, методы отыскания и анализа неисправностей в цифровой аппаратуре (трассировка, пошаговый режим, останов по контрольным точкам и т. п.).

От используемых методов и средств отладки зависят сроки разработки МПУ и качество проекта. Практика показывает, что не выявленные на этапе проектирования ошибки проекта дорого обходятся пользователям систем. В пособии рассматриваются существующие методы и средства отладки, даются понятия функций средств отладки, классификация средств отладки; показаны примеры применения этих средств.

Целью данного учебного пособия является освещение методов и устройств диагностирования МПУ, описание аппаратных и программных средств диагностики, а также особенностей тестирования МПУ.

1. КЛАССИФИКАЦИЯ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СИСТЕМ И ЭТАПЫ ИХ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

1.1. МЕСТО МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СИСТЕМ В ЭЛЕКТРОНИКЕ

Вся схемотехника разделяется на две большие области: аналоговую и цифровую Преимущества и недостатки этих технологий известны. Аналоговая схемотехника характеризуется максимальным быстродействием, малым потреблением энергии и малой стабильностью параметров. Цифровая схемотехника обладает прекрасной повторяемостью параметров. Это привело к её развитию в последние годы.

Схемотехника

Рис. 1.1. Классификация элементной базы схемотехники

По мере развития цифровых микросхем их быстродействие достигло впечатляющих результатов. Наиболее быстрые из цифровых микросхем обладают скоростью переключения порядка 3..5 нс (серия микросхем 74ALS), а внутри кристалла микросхемы, где нет больших ёмкостей нагрузки время переключения измеряется пикосекундами.

Таким быстродействием обладают программируемые логические схемы и заказные БИС. В этих микросхемах алгоритм решаемой задачи заключён в их принципиальной схеме.

Часто для решаемой задачи не требуется такого быстродействия, каким обладают современные цифровые микросхемы. Однако за быстродействие приходится платить:

1.Быстродействующие микросхемы потребляют значительный ток.

2.Для решения задачи приходится использовать много микросхем, это выливается в стоимость и габариты устройства.

Первую задачу решает применение технологии КМОП цифровых микросхем (например, микросхемы серий 1564, 74HC, 74AHC). Потребляемый ими ток зависит от скорости переключения логических вентилей. Именно поэтому в настоящее время подавляющее большинство микросхем выпускается именно по этой технологии.

Вторую задачу решают несколькими способами. Для жёсткой логики это разработка специализированных БИС. Использование специализированных БИС позволяет уменьшить габариты устройства, но стоимость его снижается только при крупносерий-

ном производстве. Для среднего и малого объёмов производства такое решение неприемлемо.

Ещё одним решением уменьшения габаритов и стоимости устройства является применение программируемых логических интегральных схем (ПЛИС). Это направление активно развивается в настоящее время.

Третий способ решения поставленной задачи заключается в том, что можно заставить одно очень быстродействующее устройство последовательно решать различные задачи, изменяя свою структуру во времени. Это микропроцессоры. В микропроцессорах возможен обмен предельного быстродействия на сложность реализуемого устройства. Именно по этой причине стараются максимально увеличить быстродействие микропроцессоров - это позволяет реализовывать все более сложные устройства в одном и том же объеме. Более того! В одном процессоре можно реализовать несколько устройств одновременно!

В современном мире трудно найти область техники, где не применялись бы микропроцессоры. Они применяются при вычислениях, они выполняют функции управления, они используются при обработке звука и изображения. В зависимости от области применения микропроцессора меняются требования к нему. Это накладывает отпечаток на внутреннюю структуру микропроцессора. В настоящее время определилось три направления развития микропроцессоров:

•универсальные микропроцессоры;

•микроконтроллеры;

•сигнальные микропроцессоры.

Универсальные микропроцессоры используются для построения вычислительных машин. В них используются самые передовые решения по повышению быстродействия, не обращая особого внимания на габариты, стоимость и потребляемую энергию. В технике связи компьютеры используются для управления системами связи или устройствами связи, обладающими большими габаритами и стоимостью. Такие компьютеры называются контроллерами.

Для управления малогабаритными и дешёвыми устройствами связи используются однокристальные микроЭВМ, которые в настоящее время называются микроконтроллерами. В микроконтроллерах наоборот, максимальное внимание уделяется именно габаритам, стоимости и потребляемой энергии.

Еще один класс микропроцессоров решает задачи, которые традиционно решала аналоговая схемотехника. Это сигнальные процессоры. К сигнальным процессорам предъявляются специфические требования. От них требуются максимальное быстродействие, малые габариты, легкая стыковка с аналого-цифровыми и цифро - аналоговыми преобразователями, большая разрядность обрабатываемых данных и небольшой набор математических операций, обязательно включающий операцию умножения - накопления и аппаратную организацию циклов.

1.2. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПЛИС-ТЕХНОЛОГИИ

В настоящее время прикладная цифровая электроника совершила качественный скачок: на смену жесткой логике и специализированным микросхемам заводского производства приходит FLEX-технология: произвольное изменение аппаратной архитектуры системы в процессе работы.

Главной элементной базой этой технологии являются микроэлектронные программируемые матрицы. В России самыми доступными на текущий момент являются матрицы фирм Altera и Xilinx.

Одним из наиболее известных производителей ПЛИС является фирма Altera. Её продукция стала одним из стандартов “де-факто”, микросхемы и САПР отличаются высокими характеристиками и весьма скромными требованиями к инструментальному компьютеру разработчика. Особенностью проектирования на ПЛИС в настоящее время является широкое использование высокоуровневых языков описания аппаратуры

AHDL, VHDL.

Принцип работы: на кристалле выполнена матрица из логических элементов (вентилей) одного или нескольких типов. При конфигурировании матрицы, т. е. прошивке конфигурационного файла в энергонезависимое ПЗУ (Flash) или загрузке в статическое ОЗУ (SRAM), выполняется электрическое соединение выводов вентилей между собой. В терминологии фирмы Altera матрицы на основе Flash называются CPLD (? Programmable Logic Device), а на основе SRAM - FPLD (Field Programmable Logic Device) или FLEX.

Современные FLEX-матрицы включают в себя не только десятки тысяч вентилей, но и более сложные структурные единицы (блоки статической памяти, процессоры, контроллеры шины и т.д.) - этот тип матриц носит название SoC (System-on-Chip), или "система на кристалле".

Для электронщиков сейчас наиболее доступны матрицы Altera CPLD EPM3xxx (структура энергонезависима, до 50 циклов загрузки) и EPF10K (структура должна загружаться при включении, число циклов загрузки неограниченно, возможна динамическая загрузка в процессе работы в зависимости от выполняемой задачи). Применение таких матриц позволяет любому инженеру создавать современные устройства управления, сопряжения цифровых систем, вычислительные устройства и устройства цифровой обработки сигналов с рабочими частотами до 150 МГц.

В качестве примера можно привести ZX Spectrum -совместимый компьютер Sprinter 2000, в котором используется ЦП Z80 и FPGA для подключения к ЦП динамической памяти на SIMM 4 Mb, PC-клавиатуры, дисковода, ATA HDD и 8-битных плат с интерфейсом ISA. При этом FPGA выполняет функции контроллера дисковода, ATA HDD, драйвера шин Z80, IDE и ISA и другие относительно сложные функции.

Проектирование цифровых систем на FLEX выполняется с использованием специализированных САПР типа MAX+PLUS, Quartus (для матриц Altera). Помимо графического ввода принципиальной схемы используется язык описания цифровых устройств AHDL и более распространенный и стандартный VHDL. После описания цифрового устройства на VHDL, его отладки и верификации в симуляторе проект на VHDL компилируется в файл прошивки закрытого формата, содержимое которого определяется конкретным используемым типом матрицы.

Далее файл прошивки загружается через LPT-кабель с ПК (при макетировании устройства), специализированной микросхемы Flash-памяти или с помощью обычного контроллера в одну или несколько матриц. С момента загрузки матрица превращается в разработанное цифровое устройство и выполняет свои функции точно так же, как если бы устройство было реализовано в заказной микросхеме.

FLEX-технология позволяет избавиться от множества микросхем жесткой логики, использовать современные микросхемы и модули (модули динамической памяти SIMM/DIMM, USB-драйверы, микросхемы интерфейса с шиной PCI, многоразрядные АЦП/ЦАП), на ходу менять схемотехнику устройства и реализовывать специализированные цифровые устройства, в том числе и с параллельной обработкой данных.

Современный виток развития микропроцессорных систем управления характеризуется комбинированным применением микроконтроллеров и ПЛИС. Значительно ускоряют проектирование и конструирование полноцикловые системы автоматизации проектирования типа EDA (Electronic Design Automation), пришедшие на смену тради-

ционным системам типа CAD (Computer Aided Design), которые помогали разработчику на отдельных этапах, например, при проектировании печатных плат.

Чаще всего FLEX-устройства включают в себя 8-битный контроллер или процессор, которые осуществляют общее управление системой, загрузку прошивок в матрицы, обслуживают низкоскоростной ввод/вывод (например, интерфейс RS-232) и выполняют вычисления, не требующие высокой скорости или полноценного параллелизма.

ПЛИС в этом случае выполняет коммутацию процессора, памяти и специализированных цифровых микросхем, выполняет функции контроллера шины, специализированного сопроцессора, но при определенных навыках разработчика может также включать в себя несколько процессорных блоков произвольной архитектуры.

Особую роль ПЛИС играют при использовании в качестве устройств высокоскоростной цифровой обработки сигнала (DSP – цифровых сигнальных процессоров), таких как фильтры, процессоры эффектов, видеопроцессоры, пакетные мультиплексоры в системах передачи данных и т.п., где последовательный характер работы процессоров и микроконтроллеров не позволяет их использовать из-за скоростных ограничений.

В интернет - сети существует несколько ресурсов типа http://www.opencore.org/, на которых размещены проекты различных достаточно сложных цифровых устройств, которые вы можете использовать в своих разработках на условиях открытой лицензии.

1.3. КЛАССИФИКАЦИЯ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СРЕДСТВ

1.3.1. Типы микропроцессорных систем

Диапазон применения микропроцессорной техники сейчас очень широк, требования к микропроцессорным системам предъявляются самые разные. Поэтому сформировалось несколько типов микропроцессорных систем, различающихся мощностью, универсальностью, быстродействием и структурой отличиями. Основные типы следующие:

•микроконтроллеры - наиболее простой тип микропроцессорных систем, в которых все или большинство узлов системы выполнены в виде одной микросхемы;

•контроллеры - управляющие микропроцессорные системы, выполненные в виде отдельных модулей;

•микрокомпьютеры - более мощные микропроцессорные системы с развитыми средствами сопряжения с внешними устройствами.

•компьютеры (в том числе персональные) - самые мощные и наиболее универсальные микропроцессорные системы.

Четкую границу между этими типами иногда провести довольно сложно. Быстродействие всех типов микропроцессоров постоянно растет, и нередки ситуации, когда новый микроконтроллер оказывается быстрее, например, устаревшего персонального компьютера. Но кое-какие принципиальные отличия все-таки имеются.

Микроконтроллеры представляют собой универсальные устройства, которые практически всегда используются не сами по себе, а в составе более сложных устройств, в том числе и контроллеров. Системная шина микроконтроллера скрыта от пользователя внутри микросхемы. Возможности подключения внешних устройств к микроконтроллеру ограничены. Устройства на микроконтроллерах обычно предназначены для решения одной задачи.

Контроллеры, как правило, создаются для решения какой-то отдельной задачи или группы близких задач. Они обычно не имеют возможностей подключения дополнительных узлов и устройств, например, большой памяти, средств ввода - вывода. Их системная шина чаще всего недоступна пользователю. Структура контроллера проста и оптимизирована под максимальное быстродействие. В большинстве случаев выпол-

няемые программы хранятся в постоянной памяти и не меняются. Конструктивно контроллеры выпускаются в одноплатном варианте.

Микрокомпьютеры отличаются от контроллеров более открытой структурой, они допускают подключение к системной шине нескольких дополнительных устройств. Производятся микрокомпьютеры в каркасе, корпусе с разъемами системной магистрали, доступными пользователю. Микрокомпьютеры могут иметь средства хранения информации на магнитных носителях (например, магнитные диски) и довольно развитые средства связи с пользователем (видеомонитор, клавиатура). Микрокомпьютеры рассчитаны на широкий круг задач, но в отличие от контроллеров, к каждой новой задаче его надо приспосабливать заново. Выполняемые микрокомпьютером программы можно легко менять.

Наконец, компьютеры и самые распространенные из них - персональные компьютеры - это самые универсальные из микропроцессорных систем. Они обязательно предусматривают возможность модернизации, а также широкие возможности подключения новых устройств. Их системная шина, конечно, доступна пользователю. Кроме того, внешние устройства могут подключаться к компьютеру через несколько встроенных портов связи (количество портов доходит иногда до 10).

Компьютер всегда имеет сильно развитые средства связи с пользователем, средства длительного хранения информации большого объема, средства связи с другими компьютерами по информационным сетям. Области применения компьютеров могут быть самыми разными: математические расчеты, обслуживание доступа к базам данных, управление работой сложных электронных систем, компьютерные игры, подготовка документов и т.д.

Любую задачу в принципе можно выполнить с помощью каждого из перечисленных типов микропроцессорных систем. Но при выборе типа надо по возможности избегать избыточности и предусматривать необходимую для данной задачи гибкость системы.

В настоящее время при разработке новых микропроцессорных систем чаще всего выбирают путь использования микроконтроллеров (примерно в 80 % случаев). При этом микроконтроллеры применяются или самостоятельно, с минимальной дополнительной аппаратурой, или в составе более сложных контроллеров с развитыми средствами ввода/вывода.

Классические микропроцессорные системы на базе микросхем процессоров и микропроцессорных комплектов выпускаются сейчас довольно редко, в первую очередь, из-за сложности процесса разработки и отладки этих систем. Данный тип микропроцессорных систем выбирают в основном тогда, когда микроконтроллеры не могут обеспечить требуемых характеристик.

Наконец, заметное место занимают сейчас микропроцессорные системы на основе персонального компьютера. Разработчику в этом случае нужно только оснастить персональный компьютер дополнительными устройствами сопряжения, а ядро микропроцессорной системы уже готово. Персональный компьютер имеет развитые средства программирования, что существенно упрощает задачу разработчика. К тому же он может обеспечить самые сложные алгоритмы обработки информации. Основные недостатки персонального компьютера - большие размеры корпуса и аппаратурная избыточность для простых задач. Недостатком является и неприспособленность большинства персональных компьютеров к работе в сложных условиях (запыленность, высокая влажность, вибрации, высокие температуры и т.д.). Однако выпускаются и специальные персональные компьютеры, приспособленные к различным условиям эксплуатации.

1.3.2. Типовая структура микропроцессорной системы

Рассмотрим функциональную схему микропроцессорной системы (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Функциональная схема микропроцессорной системы

Как и другие виды информационно-вычислительных систем, микропроцессорные системы включают в свою структуру следующие функциональные единицы:

-операционное устройство (ОУ), обеспечивающее выполнение некоторой группы операций по обработке информации (арифметические, логические, сдвиговые и др., характерные для данного типа МП);

-управляющее устройство (УУ) формирующее некоторую, заданную пользователем, последовательность выполнения операций (последовательность выполнения программы);

-порты ввода-вывода информации (ПВВ), подлежащей обработке, реализующие функции взаимодействия микропроцессорной системы с внешними устройствами;

-запоминающее устройство памяти программ (ЗУПП), предназначенное для размещения информации о последовательности выполнения операций операционным устройством (программе);

-запоминающее устройство памяти данных (ЗУПД), предназначенное для размещения констант и хранения промежуточных результатов обработки информации.

Основной задачей МП системы в общем виде является обработка информации, поступающей извне, и вывод во внешние цепи результатов обработки.

Информация, подлежащая обработке, вводится в МП систему через ПВВ и поступает на ОУ.

ОУ в соответствии с заданным пользователем и закодированным в ЗУПП алгоритмом обработки осуществляет под управлением УУ необходимую последовательность операций над вводимой информацией. Данные, над которыми производится текущая операция, называются операндами. В процессе выполнения операции формируется результат операции и набор признаков (нулевой результат операции, наличие переноса, знак результата, четность и т.п.), которые могут быть использованы для изменения хода выполнения программы (разветвляющиеся программы). Промежуточные результаты операции могут сохраняться в ЗУ ПП.

Полученный в результате обработки результат выводится во внешние цепи МП системы через ПВВ.

Естественный ход выполнения программы может измениться не только по значению признаков результата операции, но и под воздействием внешних логических сигналов, подаваемых на специальные входы МП системы, называемые входами прерываний. Система прерываний МП позволяет изменить ход выполнения программы наиболее быстрым и логически наиболее коротким и компактным способом без привлечения программного опроса состояния данного входа и операций условного перехода по его состоянию.

Помимо функциональных узлов, представленных на рис. 1.2, в состав МП системы может входить ряд других узлов, назначение которых будет пояснено далее по мере их рассмотрения.

1.3.3. Основные виды архитектуры построения МПС

ЗУПП и ЗУПД могут быть физически и логически объединены или разделены в разных типах МП, что определяет принадлежность МП к основным видам архитектуры построения МП средств.

Если МП использует единый банк памяти (единое ЗУ) для размещения программ

иданных, и при этом любая ячейка данного ЗУ (кроме нулевой - стартовой) может быть использована как для размещения кода операции, так и для размещения любых данных, в том числе результата операции, то такую архитектуру МП называют фон -

Неймановской.

Фон - Неймановская архитектура обычно используется в МП, предназначенных для построения ЭВМ общего назначения (компьютеров), поскольку позволяет при данном объеме ЗУ осуществить его оптимальное разбиение на ЗУПП и ЗУПД в соответствии с требованиями решаемой задачи. Основным недостатком фон - Неймановской архитектуры является использование одной и той же шины для доступа как к кодам команд, так и к данным, что при прочих равных условиях увеличивает время доступа к ЗУ и тем самым снижает производительность системы.

Если в МП доступ к ЗУПП и ЗУПД организован по разным шинам, а сами ЗУПП

иЗУПД разделены физически и логически, то такие МП относят к Гарвардской архитектуре. Гарвардская архитектура МП обеспечивает более высокую производительность по отношению к фон - Неймановской в части обращения к ЗУ, однако при этом накладывает некоторые ограничения на объем размещаемой в ЗУПП программы, не допуская ее расширения за счет емкости ЗУПД, что, соответственно ограничивает сложность решаемых задач. Указанное свойство определяет основное направление использования МП Гарвардской архитектуры - специализированные ЭВМ, предназначенные для решения конкретных задач, обычно встраиваемые в аппаратуру и называемые контроллерами.

Существует ряд модификаций Гарвардской архитектуры, позволяющих использовать ЗУПП в качестве ЗУПД (например, архитектура процессоров TMS320XX фирмы

TEXAS INSTRUMENTS или ADSP-21XX фирмы ANALOG DEVICES), сохраняющих,

однако, общий для данного типа архитектуры недостаток - невозможность использования ЗУПД в качестве ЗУПП.

Взависимости от степени концентрации функций МП системы на кристаллах логических интегральных микросхем принята следующая классификация МП средств: однокристальные микроЭВМ, МП с фиксированной разрядностью и набором команд, секционированные МП.

Однокристальные микроЭВМ предполагают размещение в одном корпусе микросхемы (на одном кристалле) всех функциональных единиц рис. 1.2.

МП с фиксированной разрядностью и набором команд строятся в виде микро-

процессорных комплектов (МПК), в состав которых входит центральный процессор, совмещающий функции ОУ и УУ, и некоторая номенклатура периферийных устройств, и предполагающие использование микросхем ЗУ общего назначения.

Секционированные МП также строятся по принципу микропроцессорных комплектов с размещением отдельных функций на отдельных кристаллах с возможностью произвольного, но кратного принятому для данного МПК значению, наращивания как емкости адресуемого ЗУ, так и разрядности обрабатываемых данных.

Применение МП средств того или иного типа имеет характерные особенности.

Микропроцессоры с фиксированной разрядностью и набором команд в настоящее вре-

мя представлены, главным образом, изделиями, предназначенными для построения ЭВМ общего назначения. Исторически начиная с МПК серий К580 (ЭВМ серии СМ1800), К581 (Электроника-60, ряд DEC) и Z80 (ZX Spectrum) и до настоящего времени (МПК КМ1810, Pentium, Power PC, Alpha) использование в составе ЭВМ является основным направлением применения МП данного типа. Это, однако, не препятствует их использованию как в оборудовании коммутационных станций (EWSD, S12, SI2000, DX200 и др.), так и в других типах телекоммуникационного оборудования (например, транскодерах систем сигнализации).

Привлекательность применения МП с фиксированной разрядностью и набором команд объясняется возможностью использования в составе телекоммуникационного и коммутационного оборудования дешевых и широко распространенных персональных компьютеров (ПК). ПК служат в качестве базы для построения и в совокупности с развитым программным обеспечением - для быстрой отладки недорогих и в то же время сложных современных устройств, допускающих гибкую конфигурацию и обеспечивающих сложную обработку информации.

Секционированные МП в настоящее время имеют ограниченное применение, главным образом в специализированных системах, требующих любой ценой достижения наивысшей возможной производительности. В этом смысле секционированные МП имеют по сравнению с другими типами ряд преимуществ - таких как возможность построения спецпроцессоров и контроллеров оптимальной структуры по числу обрабатываемых информационных двоичных разрядов, по объему сверхоперативного ЗУ, управляющего постоянного ЗУ команд и микрокоманд, по количеству шин ввода – вывода. Главное заключается в том, что они позволяют получить рекордное быстродействие при обработке цифровой информации за счет не только технологии изготовления секционированных МПК, но и разработки оптимальных программ на микропрограммном уровне и рационального распределения ресурсов ПЗУ микрокоманд и команд.

Разбиение на секции процессорной и интерфейсной частей позволило создать БИС с различной шинной организацией: совмещенной, раздельной, двунаправленной, а также с различной структурной организацией для наращивания информационной мощности, что позволяет реализовать модульные структуры с высокоэффективной связью между ними.

Среди доступных широкому кругу пользователей типов СМПК следует выделить серии KP 1804, KP 588.

При разработке новых средств и устройств телекоммуникационной техники, особенно в условиях невозможности решения задач разработки с помощью серийно выпускаемых блоков и узлов персональных компьютеров, наиболее привлекательными типами МП безусловно являются однокристальные микроЭВМ. Эти изделия позволяют решить вопрос разработки оборудования минимальными средствами и в минимальных габаритах.

Однокристальные микроЭВМ (ОМЭВМ) выпускаются обычно в двух модификациях: серийной и отладочной.

Серийная модификация ОМЭВМ имеет встроенное масочное запоминающее устройство, запрограммированное на заводе и не допускающее перепрограммирования. Эти изделия при массовом выпуске имеют низкую стоимость, соизмеримую со стоимостью обычных ИМС жесткой логики.

Отладочная модификация в разных типах ОМЭВМ выполняется по разному. Практически любая ОМЭВМ имеет отладочную модификацию без встроенного ЗУ, вместо которого в процессе отладки к ОМЭВМ подключается внешнее ЗУ с организацией и объемом памяти, аналогичным встроенному в серийной модификации. Это позволяет анализировать правильность работы МП системы по разработанной программе наиболее простым способом и допускает оперативную коррекцию программы. Естественно, что общая схема устройства, предназначенного для отладки ОМЭВМ без встроенного ЗУ, весьма громоздка и за редким исключением не имеет перспектив автономного использования.

Большинство типов ОМЭВМ имеют, помимо упомянутой модификации без ЗУ, модификацию с встроенным репрограммируемым ПЗУ - обычно с ультрафиолетовым или электрическим стиранием информации. Такие приборы, помимо собственно процесса отладки прикладного программного обеспечения, могут использоваться как самостоятельные изделия в условиях, когда заказ серийных ОМЭВМ нецелесообразен по каким-то причинам, например, экономическим при мелкосерийном производстве, или при желании защитить программный продукт от несанкционированного копирования.

Однокристальные микроЭВМ являются в настоящее время наиболее широко и быстро развивающимися классом МП устройств. Помимо традиционных ОМЭВМ общего назначения, имеющих фиксированную разрядность данных и обеспечивающих выполнение основных арифметических, логических и сдвиговых операций, в настоящее время выпускается целый ряд специализированных и предметно ориентированных ОМЭВМ.

Так, например, целый класс ОМЭВМ составляют цифровые процессоры, предназначенные для обработки сигналов (ЦПОС). Главной отличительной особенностью таких процессоров является их специфическая архитектура, ориентированная на выполнение операций свертки. Обычно ЦПОС содержит встроенный аппаратный умножитель, средства, поддерживающие функцию типа "линия задержки" (либо циклические операции сдвига блока данных, либо специальную кольцевую адресацию информационных блоков), а также средства, позволяющие сохранять в необходимых размерах и корректировать разрядность данных при непрерывной обработке.

Кроме того, в настоящее время выпускаются многочисленные ОМЭВМ, ориентированные на использование в телекоммуникационных системах - трансиверы цифровых потоков Е1 и Т1, интегральные устройства сжатия речевой информации, процессоры голосовой почты, автоответчики, тональные приемники/генераторы и т.п.

Как правило, ОМЭВМ строятся в Гарвардской архитектуре и обладают двумя главными недостатками - ограниченным объемом внутренней (резидентной) памяти и невозможностью наращивания разрядности обрабатываемой информации. Большинство выпускаемых в настоящее время ОМЭВМ обеспечивают возможность наращивания объема ЗУ (как ЗУПП, так и ЗУПД) за счет использования внешней памяти, однако такое использование нехарактерно для ОМЭВМ, лишая этот тип МП главного достоинства - дешевизны и компактности.

Одними из самых известных являются микроконтроллеры серии МК51 (MCS51), выпускаемые различными производителями. Эти ОМЭВМ, разработанные в 1982 году, благодаря удобству архитектуры и системы команд поставили своеобразный рекорд