6. Общие принципы построения микропроцессорных систем
Положено три принципа (принцип 3х М):
1. модульность
2. магистральность
3. микропрограммируемость
Принцип модульности состоит в том, что система строится на основе ограниченного количества типов функционально и конструктивно законченных модулей.
Модульный подход способствует стандартизации элементов не на уровне интегральных схем, а на более высоком (плата, блок, шкаф).
Приводит к сокращению трудовых или интеллектуальных затрат на проектирование систем, а также упрощает наращивание и изменение конфигурации системы.
Принцип магистральности определяет характер связей между функциональными блоками МП системы.
Все блоки соединяются с единой системной шиной.
Среди способов организации связей элементов внутри модулей и между модулями в системе выделяют два основных:
1. с помощью произвольных связей реализующих способ «каждый с каждым»
2. с помощью упорядоченных связей (магистральный).
Магистральный способ обеспечивает обмен информацией между функциональными блоками МП системы – с помощью магистралей объединяющих входные и выходные шины.
Различают одно, двух и трех магистральные связи.
Магистральный способ позволяет минимизировать количество связей между блоками, повысить регулярность операционного устройства и устройства управления, обеспечить стандартизацию интерфейса, сократить число выводов БИС.
В этом случае осуществляется взаимосвязь схемотехнических и структурных решений, появляющиеся в виде создания двунаправленных буферных каскадов с тремя устойчивыми состояниями.
Принципы магистральности и модульности позволяют наращивать управляющие и вычислительные возможности МП путем подсоединения других модулей к системной шине.
Принцип регулярности структуры – предполагает повторяемость элементов структуры и связей между ними.
Применение этого принципа позволяет повысить эффективность интегрального исполнения устройств вследствие увеличения интегральной плотности, уменьшения длин связей, упрощения и сокращения времени топологического и схемотехнического проектирования, снижение стоимости средств.
Основными способами увеличения регулярности структур систем обработки информации:
- использование устройств памяти (ОЗУ, ПЗУ, логические матрицы)
- применение регистровых структур
- выполнение регистров общего назначения (РОН) в виде ячеек памяти ОЗУ
- использование магистрального способа обмена и т.д.
Принцип микропрограммного управления
Состоит в возможности осуществления элементарных операций – микрокоманд (сдвигов, пересылок информации, логических операций).
Используя определенные комбинации микрокоманд можно создать технологический язык, т.е. набор команд максимально соответствующий назначению системы.
В секционных МП набор команд можно изменить используя другие микрокоманды памяти.
Микропрограммное управление обеспечивает наибольшую гибкость при организации многофункциональных МП модулей и позволяет осуществлять проблемную ориентацию МП системы.
За счет возможности смены микропрограмм повышается гибкость устройства.
За счет рассредоточенности управления и распределенности памяти обеспечивается параллельное решение задач.
За счет применения серийно освоенных БИС повышается надежность системы.
За счет регулярности структуры упрощается контроль функционирования устройства.