Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
лекции / лекции по мп.doc
Скачиваний:
61
Добавлен:
21.02.2014
Размер:
148.48 Кб
Скачать

Общие сведения

Развитие микроэлектронное технологии, обеспечившее появление больших и сверхбольших интегральных схем (СБИС), создало предпосылки для резкого снижения стоимости систем управления (СУ). Но практическая реализация достижения технологии БИС и СБИС стало возможным после создания МП. МП – универсальный компонент, который стал связующим звеном для нового поколения изделий микроэлектроники, и обеспечил их функциональную полноту.

Существенным отличие МП од других элементов радиоэлектроники является замена физического, схемного метода реализации заданных функций, математическим программным методом.

Этот метод предоставляет проектировщику большие возможности, т.е. снимает ряд физических ограничений при реализации различных функций, обеспечивает независимость характеристик от физических условий применения.

Важным свойством МП является высокая гибкость, возможность быстрой перенастройки при необходимости даже значительных изменение в алгоритмах управления.

Перенастройка осуществляется программным способом.

МП позволяет легко реализовывать принципы систем, функциональные возможности которых наращиваются по мере необходимости или по мере появления новых технологических средств, тем самым обеспечивается соответствие технического уровня микропроцессорных систем управления современным требования в течении длительного времени.

Универсальность МП-х систем обеспечивает доступность их широкому кругу потребителей. Это определяется и возможностью централизации производства универсальных МП-х систем, специализация которых по конкретной задаче (программирование) осуществляется самим потребителем.

В результате введения в состав МП-ра полей памяти логических схем управления внешними устройствами преобразователей информации, появились однокристальные микроЭВМ.

По назначению информационно-управляющие системы (ИУС) делятся на: системы управления технологическими процессами и системы для управления отраслями производства.

Для первых характерным является:

- Наличие ограниченного набора четко сформулированных задач, работа в реальном масштабе времени, т.е. обеспечение минимального времени реакции на изменение внешних условий.

- Наличие развитой системы внешних устройств и их большое разнообразие.

- Высокие требования по надежности с учетом большой продолжительности непрерывной работы.

Ядром ИУС, реализующим процесс переработки информации и формирование воздействия на ОУ, является микроЭВМ.

Задачи решаемые ИУС, классифицируется следующим образом:

  1. Ввод и предварительная обработка входной информации от внешних устройств.

  2. Обработка входной информации в микроЭВМ.

  3. Решение основных функциональных задач

  4. Выработка управляющих воздействий на внешние устройства и ОУ.

  5. Диагностирование ИУС

  6. Вывод информации.

МП – это программно-управляемое устройство, предназначенное для обработки цифровой информации и управления этим процессом, выполненное в виде одной или нескольких ИС с высокой степенью интеграции электронных элементов.

Микропроцессорный комплект – совокупность МП-ных и других интегральных схем, совместимых по архитектуре, конструктивному исполнению и электрическими параметрами, и обеспечивающих возможность совместного применения.

МП-ный набор – это микросхемы (МС) МП-ного комплекта, необходимый для построения конкретного устройства. В него могут входить не все МС МП-ного комплекта, а некоторые могут входить в нескольких экземплярах.

Архитектура МП – это возможности (функциональные) аппаратных электрических схем МП-ра, используемые для предоставления данных, машинных операций описания алгоритма и процесса вычисления.

Архитектура объединяет аппаратурные и программные средства вычислительной техники и позволяет выделить то, что при создании МП-ой системы, должно быть реализовано программным способом и дополнительными аппаратурными средствами.

11.09.03

Микроархитектура МП – аппаратурная организация и логическая структура МП-ра, конфигурация регистров, управляющих схем, запоминающих устройств и связывающих их информационные магистрали.

Магистраль – совокупность шин для обмена информацией между различными элементами МП-ной системы.

Шина – совокупность линий связи одного или нескольких источников с одним или несколькими приемниками в МП-ной системе (шина адреса, данных, управления).

Интерфейс – комплекс средств унифицированного сопряжения между составными частями (подсистемами, системы обработки данных), включающих аппаратные свойства и протокол, т.е. совокупность правил, устанавливающих единые принципы взаимодействия подсистем. Различают последовательных и параллельный интерфейс.

Обобщенная структура МП-ного вычислительного устройства.

При создании современного радио электронной аппаратуры (РЭА) используются 3 подхода реализации дискретных устройств:

  1. Аппаратный (При данном подходе получают дискретные устройства с традиционно жесткой логикой, что обеспечивает наибольшее быстродействие устройств, но требует трудоемкой разработки индивидуальной структуры дискретных устройств).

  2. Программный (В данной случае дискретные устройства реализуются в виде программы для универсальной ЭВМ, в качестве которых может быть использованные микроЭВМ, предназначенные для встраивания в разрабатываемые блоки).

  3. Аппаратно-программный (Такой подход предполагает разработку как программ, так и аппаратных средств: Построение устройств на основе МП).

В качестве основных элементов МП-ного вычислительного устройства используются центральный процессорный элемент (ЦПЭ), включающий следующие узлы:

- Устройства управления (УУ)

- АЛУ

- Аккумулятор

- Регистры общего назначений (РОН).

МП-ное вычислительное устройство минимальной конфигурации содержит блоки:

- ЦПЭ

- ПЗУ

- ОЗУ

- блок интерфейса через который осуществляется связь с внешними устройствами.

- генератор тактовых импульсов.

Пусть МПВУ представляет собой специализированное устройство и используется в аппаратуре для обработки некоторого заданного алгоритма или их совокупности.

В этом случае основная программа записывается в ПЗУ, служащее также для хранения различных подпрограмм, констант, таблиц и других данных.

ОЗУ используется для хранения данных, поступивших из внешнего устройства или подготовленных для выдачи во внешнее устройства, а также для хранения промежуточных результатов вычисления и некоторой адресной информации.

Блок генератора тактовых импульсов (ГТИ), выполняемый на основе кварцевого генератора, предназначен для выработки серии тактовых импульсов и некоторых вспомогательных сигналов, необходимых для работы ЦПЭ, а также для синхронизации других блоков системы.

Блок интерфейса служит для сопряжения МПВС с внешними устройствами по электрическим и временным параметрам, а также в некоторых случаях для преобразования данных и управления обменом.

Основные узлы ЦПЭ:

Устройство управления с регистром команд и дешифратором команд.

А – основной рабочий регистр.

РОН – регистр общего назначения.

СК – счетчик команд.

Связь между блоками МПВУ осуществляется с помощью шин: адреса, данных, управления, команд.

Возможны различные варианты организации шин (может быть использована одна двунаправленная шина данных или две однонаправленных), одна из которых является входной другая выходной.

ШК может совмещаться с ШД при обеспечении условия временного разделения сигнала.

Процесс выполнения команды в МПВУ можно разбить на 2 фазы.

- фаза выборки кода команды

- фаза исполнения команды

Ф.В.К.К. состоит из 3-х шагов:

1 – адрес команды из СК выставляется на ША

2 – считывание (выборка) кода команды из ПЗУ и передача его через ШК или ШД в Рг.К. ЦПЭ

3 – дешифрация кода команды.

В соответствии с кодом команды УУ вырабатывает последовательность управляющих сигналов, необходимых для выполнения этой команды.

Ф.И.К. состоит из 2-х шагов:

1 – подготовка операндов, т.е. определение их места положения.

2 – исполнение заданной операции.

В зависимости от требований реального применения МПВУ в его структуру могут быть введены контроллер приоритетных прерываний (КПП) (БПП), контроллер прямого доступа к памяти (КПДП), программируемый параллельный интерфейс (ППИ), универсальный синхронный / асинхронный приемник / передатчик (УСАПП), программируемый таймер (ПТ).

КПП – способствует организации работы МП-ного устройства, дает возможность осуществлять временное прекращение работы текущей программы, для выполнения обслуживания внешнего устройства, вызывавшего это прерывание.

КПДП – позволяет ускорить обмен массивами данных между внешними и ЗУ за счет исключения ЦПЭ из цепи передачи информации.

ППИ- и УСПП – позволяют организовать обмен между ЦП и внешними устройствами информацией, предоставляемой соответственно в параллельно и последовательном кодах.

БПТ – служит для выработки временной задержки программируемой длительностью.

Кроме перечисленных типовых блоков в состав МПУ могут вводиться нестандартные блоки, специально разработанные для конкретных задач.

В качестве внешних устройств для работы схем МПВУ могут использоваться стандартные внешние устройства, предназначенные для работы в составе микроЭВМ (видеоконтроллер, печатающие устройства и др).

Однако при использовании МПВУ для реализации алгоритмов обработки информации непосредственно в блоках РЭА, роль внешнего устройства (ВУ) выполняют те узлы аппаратуры, которые непосредственно связаны с МПВУ (устройство ввода информации – это преобразователи аналогового сигнала в цифровой; устройство предварительной обработки информации и т. д.; устройствами вывода могут являться специализированные индикаторы, различные исполнительные устройства, а также блоки осуществляющие концентрацию, передачу и дальнейшую обработку информации).

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.

Соседние файлы в папке лекции