- •Общие сведения. Основные определения
- •Классификация микропроцессоров
- •Мп классифицируются
- •8, 16, 32, 64 Разрядные, секционные.
- •Организация шин
- •Шинная структура связи
- •Принципы построения микропроцессорных систем
- •3. Принцип микропрограммного управления состоит в возможности осуществления элементарных операций микрокоманд (сдвигов, пересылок информации, логических операций).
- •Обобщенная структура микропроцессорной системы управления
- •Основные узлы бис микропроцессора
- •Режимы работы микропроцессорных систем
- •3) Прямой доступ к памяти
- •Архитектура микропроцессора
- •Упрощенная функциональная схема алу
- •Достоинства и недостатки архитектур мп
- •Обоснование выбора микропроцессора
- •Критерии выбора микропроцессора
- •Организация ввода/вывода
Принципы построения микропроцессорных систем
В основе построения микропроцессорных систем положено 3 принципа: модульность, магистральность и микропрограммное управление.
1. Принцип модульности состоит в том, что система строится на основе ограниченного количества типов конструктивно и функционально законченных модулей. Модульный подход способствует стандартизации элементов не на уровне ИС, а на более высоком уровне, что приводит к уменьшению трудовых и интеллектуальных затрат и способствует упрощению наращивания и изменения конфигурации системы.
2. Принцип магистральности определяет характер связей между функциональными блоками (все блоки соединяются с единой системной шиной) микропроцессорной системы.
Среди способов организации связи элементов внутри модулей и между модулями выделяют два основных – с помощью произвольных связей, реализующих принцип каждый с каждым; с помощью упорядоченных связей.
Различают одно, 2-х, 3-х и многомагистральные связи. Магистральный способ позволяет минимизировать количество связей между блоками, увеличить регулярность операционного устройства и устройства управления, обеспечить стандартизацию интерфейсов, уменьшить число выводов БИС.
Принцип регулярности предполагает повторяемость элементов структуры и связей между ними. Применение данного принципа позволяет увеличить эффективность интегрального использования устройств вследствие увеличения интегральной плотности, уменьшения длин связи, упрощения и уменьшения времени топологического и схемотехнического проектирования, за счет упрощения схем контроля.
Основаниями повышения регулярности структуры является использование устройств и структур памяти, применение регистровых структур, выполнение регистров общего назначения в виде ячеек ОЗУ, развитие микропроцессорных параллельных систем.
Принципы магистральности и модульности позволяют наращивать управление и вычислительные возможности микропроцессора путем подсоединении других модулей к системной шине.
3. 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, который максимально отвечает назначению системы.
В секционных микропроцессорах набор команд можно изменить используя микросхемы памяти микрокоманд.
Микропрограммное управление обеспечивает высокую гибкость при организации многофункциональных микропроцессорных модулей и позволяет осуществить проблемную ориентацию микропроцессорной системы.
За счет возможности смены микропрограмм повышается гибкость устройства, за счет рассредоточенности управления и распределености памяти обеспечивается параллельное решение задач, за счет применения серийно освоенных БИС повышается надежность системы, за счет регулярности структуры упрощается контроль функционирования устройств.
Обобщенная структура микропроцессорной системы управления
ОЗУ – RAM – Random Access Memory.
ПЗУ – ROM – Read Only Memory.
В состав микропроцессорной системы входит центральный процессор, память, включающая оперативную (ОЗУ) и постоянную (ПЗУ), служащую для хранения данных и программ, устройства ввода-вывода, служащие для связи микропроцессорной системы с внешними устройствами.
Для приема (ввод/чтение) и выдачи записи входных сигналов; система прерываний и таймер.
УВВ –I/O – Input/Output Devices.
Устройство ввода/вывода подключается к системной шине через интерфейсы ввода/вывода.
ПЗУ и ОЗУ образуют систему памяти, предназначенную для хранения информации в виде двоичных чисел.
ПЗУ – для хранения программ управления, таблиц и постоянных.
ОЗУ – для хранения данных, поступающих из внешних устройств или подготовления для отправки во внешние устройства, а также для хранения промежуточных результатов вычисления и адресной информации.
Прием – Read;
Выдача – Write.
Модуль центрального процессора осуществляет обработку данных и управляет остальными модулями системы.
Центральный процессор кроме микропроцессорной БИС содержит схемы синхронизации и интерфейса с системной шиной. Он осуществляет выборку кодов команд из памяти, дешифрацию и исполнение команды.
В течении времени выполнения команды центральный процессор выполняет следующие действия:
1. Выставляет адрес команды на шину адреса;
2. Получает код команды из памяти и дешифрирует его;
3. Вычисляет адрес операнда и считывает данные;
4. Выполняет операцию, определенную командой;
5. Воспринимает внешние управляющие сигналы, например, запрос прерывания;
6. Генерирует сигналы состояния и управления, необходимые для работы памяти и устройств ввода/вывода.