Вопросы к государственному экзамену по специальности

дисциплина

МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ УСТРОЙСТВА

СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

1. Общие принципы построения микропроцессорных систем.

2. Обобщенная структура микропроцессорной системы.

3. Архитектурные особенности и функциональные возможности 8-разрядных микропроцессоров.

4. Архитектурные особенности и функциональные возможности 16-разрядных микропроцессоров.

5. Особенности системы команд языка Ассемблер для разных типов микропроцессоров.

6. Принципы программирования однокристального 8-разрядного микропроцессора.

7. Организация устройств ввода/вывода информации в микропроцессорных системах.

8. Современные микроконтроллеры. Архитектура, особенности различных типов микроконтроллеров.

9. Этапы проектирования микро-ЭВМ на базе микропроцессорных устройств.

10. Методы диагностирования микропроцессорных устройств.

1. Общие принципы построения микропроцессорных систем.

Микропроцессор (МП) – программно - управляемое устройство, предназначенное для обработки цифровой информации и управления этим процессом, выполненное в виде одной или нескольких БИС с высокой степенью интеграции электронных элементов. Микропроцессорная система (МПС) – функционально – законченное изделие, состоящее из одного или нескольких микропроцессорных устройств: микропроцессора и/или микроконтроллера. Отличие МП от других элементов радиоэлектроники - замена схемного метода реализации функций математическим, программным методом. Свойства МПС - высокая гибкость, возможность перенастройки при необходимости изменений алгоритмов управления. МП используются для производства персональных ЭВМ, основа создания встраиваемых систем, телекоммуникационного и портативного оборудования и т.д. Лидеры в производстве микропроцессорных средств - фирмы Motorola и Intel.

В основу построения МПС положено три принципа.

1. Принцип модульности - система строится на основе ограниченного количества типов конструктивно и функционально законченных модулей. Модульный подход способствует стандартизации элементов, приводит к сокращению затрат на проектирование систем, упрощает изменение конфигурации системы. 2. Принцип магистральности определяет характер связей между блоками МПС – все блоки соединяются с единой системной шиной. Выделяют два способа: с помощью произвольных связей и упорядоченных связей (магистральный способ). Последний позволяет минимизировать количество связей между блоками, повысить регулярность операционного устройства и УУ, обеспечить стандартизацию интерфейсов, сократить число выводов БИС. Принцип регулярности предполагает повторяемость элементов структуры и связей между ними. 3. Принцип микропрограммного управления состоит в возможности осуществления микрокоманд (сдвигов, пересылок информации, логических операций). Микропрограммное управление за счет возможности смены микропрограмм повышает гибкость устройства, за счет распределенности памяти обеспечивает параллельное решение задач, за счет применения освоенных БИС повышает надежность системы, за счет регулярности структуры упрощает контроль функционирования устройства.

Рассказать про общую структуру микропроцессорной системы.

2. Обобщенная структура микропроцессорной системы.

В состав МПС входят: центральный процессор (ЦП); память, включающая оперативную память (ОЗУ, RAM) и постоянную память (ПЗУ, ROM); устройства ввода/вывода (УВВ, I/O), служащие для связи МПС с внешними устройствами, для приема (ввода, чтения) входных сигналов и выдачи (вывода, записи) выходных сигналов; система прерываний; таймер.

Рисунок 3 – Обобщенная структурная схема МПС управления.

Устройства ввода/вывода подключаются к системной шине через интерфейсы ввода/вывода. ПЗУ и ОЗУ образуют систему памяти, предназначенную для хранения информации в виде двоичных чисел. ПЗУ хранит программы управления, таблицы и константы; ОЗУ - данные, поступившие из ВУ или подготовленные для выдачи во ВУ, а также для хранения промежуточных результатов вычислений и адресной информации.

Модуль ЦП осуществляет обработку данных и управляет модулями системы. Основные узлы БИС МП: устройство управления (УУ) с регистром команд (РгК) и дешифратором команд (ДШК); АЛУ; аккумулятор (А) - основной рабочий регистр; регистры общего назначения (РОН) со счетчиком команд (СК). Центральный процессор, кроме БИС МП, содержит схемы синхронизации и интерфейса с системной шиной, осуществляет выборку кодов команд из памяти, дешифрует их и выполняет. Устройства ввода/вывода предназначены для ввода информации в МП или вывода информации (дисплеи, печатающие устройства, клавиатура, ЦАП и АЦП). Интерфейсы ввода/вывода - совокупность шин для передачи информации. Блок ИФ служит для сопряжения МПС и ВУ по электрическим и временным параметрам. Система прерываний позволяет МПС реагировать на внешние сигналы – запросы прерываний, источниками которых могут быть: сигналы готовности от ВУ. При появлении запроса на прерывание ЦП прекращает выполнение основной программы и переходит к выполнению подпрограммы обслуживания запроса прерывания. Для построения системы прерываний МПК содержат БИС специальных программируемых контроллеров прерываний. Таймер предназначен для реализации функций, связанных с отсчетом времени. После того как МП загружает в таймер число, задающее частоту, задержку или коэффициент деления, таймер реализует необходимую функцию.