Ввод-вывод по карте памяти

При изолированном вводе/выводе МП формирует 4 сигнала:

Если ввод /вывод по карте памяти – сигналы МП I/OR и I/OW не используются, а остальные сигналы используются для формирования 4х сигналов.

Если адрес А15=0, то формируются сигналы MEMR, MEMW, т.е обращение к памяти. Если адрес А15=1, то формируются сигналы I/OR и I/OW.

Если раньше при изолированном вводе/выводе для памяти отводился объем 2¹⁶ или 64к*8 и использовался набор 256 устройств ввода и 256 устройств вывода, то теперь при вводе/выводе по карте памяти объем 64к*8 отводится в сумме для памяти и для внешних устройств. Делить можно как угодно. Самый простой способ – пополам.

Достоинства:

1. можно использовать большое количество портов ввода-вывода

2. любая команда для работы с памятью работает и с внешним устройством (раньше было только I/OR и I/OW)

Недостаток: уменьшается объем памяти

Билет 4

1. Переполнение разрядной сетки. Методы обнаружения

Переполнение разрядной сетки

+7 0.0111

+10 0.1010

1.0001

Результат неверный из-за переполнения разрядной сетки.

Методы обнаружения переполнения:

1. сравнивать знаки операндов и знак результата. Если слагаемые оба положительные или оба отрицательные, то есть переполнение.

2. использование модификационных кодов. Модификационный код- такой же как обычный, но знак числа кодирования 2я.

+---- 00

- ---- 11

Если в результате операций в знаковых разрядах будет разница информаций, значит было переполнение.

2. Последовательный интерфейс ВВ-51

Универсальный программируемый последовательный интерфейс

ВВ-51

RD-данные,

RS-синхроимпульс

RR-готов

TD-данные

TS-синхроимпульс

TR-сигнал

В составе 4 блока. С одной стороны подключен к 3м шинам, с другой к линиям связи.

Интерфейс универсальный. Можно одновременно выдавать и принимать данные, работать в синхронном и асинхронном режиме. Можно использовать контроль на четность-нечетность при обмене. Можно менять длину передаваемого символа от 5 до 8 бит. Может работать в режимах записи и чтения.

запись

CS	RD	WR	A0	ДЕЙСТВИЕ
0 0	1 1	0 0	0 1	Запись данных для передачи Запись управляющего слова в УУ

Управляющее слово задает режим интерфейса синхронизации или асинхронизации. Задает скорость обмена, контроль на четность-нечетность и длину передаваемого символа.

чтение

CS	RD	WR	A0	ДЕЙСТВИЕ
0 0	1 1	0 0	0 1	Чтение из приемника Чтение управляющего слова из УУ

Билет 5

1. Программируемые логические интегральные схемы

Достоинство – можно выпускать МП большими тиражами.

Задача может быть решена программно-аппаратным способом на основе МП или чисто аппаратным способом – специальный вычислитель.

y = x1 + x2 + x3 + x4;

Программно-аппаратный способ:

За счёт увеличения аппаратуры ускоряем решение задач.

ПЛИС – для чисто аппаратной реализации вычислений. На заводе выпускают большую ИС, которая представляет собой ПЛИС, она содержит какой-то набор элементных ячеек, а сам пользователь каким-то образом реализует связь между ячейками, настраивая ПЛИС на решение конкретной задачи. ПЛИС можно выпускать большим тиражом. Стоимость их – достаточно низкая.

Отдельные микросхемы отличаются количеством логических элементов на кристалле, объёмом памяти на кристалле и количеством элементов ввода/вывода информации. Фирма Altera – ведущий производитель.

Рассмотрим FLEX10K (фирмы Altera). Особенности семейства:

- количество логических элементов – от нескольких 10⁴ до 10⁵шт;

- количество выводов – от нескольких десятков до нескольких сотен.

Структура ПЛИС:

1 – элементы ввода/вывода;

2 – управляющий сдвигающий регистр (его длина – до нескольких 10⁶ бит) – для задания конфигурации ПЛИС, т.е. для настройки ПЛИС на заданный работы;

3 – массив логических элементов;

4 – массив элементов памяти.

Каждый элемент ввода/вывода независимо друг от друга может быть настроен либо на ввод информации, либо на вывод. Выход – или с открытым коллектором, или с 3м состоянием.

3 – количество логических элементов – от нескольких 10⁴ до 10⁵. Каждый логический элемент состоит из 2х частей:

КС – комбинационная схема, Т – триггер.

С помощью управляющих сигналов КС настраивается на заданную функцию (одноразрядный сумматор, схема «И», схема «ИЛИ», схема «НЕ»). Триггер – для запоминания результата на выходе КС. Логические элементы объединяются в логические блоки. Блок включает в свой состав 8 элементов и обрабатывает 8-разрядные коды, например, блок – 8-разрядный двоичный сумматор.

4 – по желанию пользователя можно настроить для выполнения либо функции ПЗУ, либо ОЗУ. Ограничивается общий объём памяти. Например, общий объём памяти – 16K бит, при этом пользователь может задать конфигурацию памяти в пределах этого объёма:

16Kx1

8Kx2

4Kx4

2Kx8

1Kx16

2: 1) Настраивает каждый элемент ввода/вывода либо на вывод, либо на ввод;

2) настраивает каждый логический элемент на конкретную Булеву функцию;

3) настраивает элементы памяти на нужную конфигурацию (например, вся память = ОЗУ с 1Kx16);

4) задаёт связи между элементами ввода/вывода, логическими элементами и элементами памяти.

В итоге, с помощью задания конфигурации мы из универсальной ПЛИС получаем специальный вычислитель, который решает аппаратно очень быстро одну конкретную задачу.

Для занесения управляющей информации в регистр сдвига можно использовать 2 подхода:

1. Заносить информацию с помощью специальной машины. Управляющая информация в 2 заносится из ПЭВМ. Данный вариант – при отладке ПЛИС.

2. Используется специальная постоянная память:

После того, как ПЛИС отлажено, информация для регистра сдвига из ПЭВМ записывается в ППЗУ. После этого собирается рабочая система, в которой есть данная ППЗУ и ПЛИС. При включении питания идёт передача информации из ППЗУ в ПЛИС. Т.е. ПЛИС настраивается на нужный режим в режиме питания – процесс ~ 10^-3с. Для работы с ПЛИС фирма Altera разработала специальное ПО: «MAX+PLUS2»: устанавливается на ПЭВМ и позволяет решать следующие задачи:

1. Разработать структуру ПЛИС.

2. Проверить корректность разработанной схемы моделированием.

3. Загрузить информацию о конфигурации ПЛИС в ППЗУ.

4. Загрузить информацию о конфигурации в саму ПЛИС – в регистр сдвига.

Для разработки структуры ПЛИС (1) используется:

1. Графический редактор – имеется библиотека стандартных элементов (счётчики, сумматоры, мультиплексоры, …).

2. Используется специальный язык программирования, описывающий структуру схемы.

Проверка схемы с помощью моделирования – для разрабатываемой схемы задаются тестовые входные сигналы и определяется какие при этом будут сигналы на выходе ПЛИС.

После того, как структура ПЛИС разработана и проверена, можно производить отладку схемы с помощью самой ПЛИС. Для этого формируются специальные тестовые сигналы на ПЛИС и анализируются реальные выходные сигналы, которые формирует ПЛИС. Предварительно из ПК в ПЛИС задаётся информация конфигурирования.

После того, как ПЛИС в данном режиме отлажена, информация о конфигурировании загружается из ПЭВМ в ППЗУ. Далее можно использовать ППЗУ и ПЛИС в качестве рабочего устройства.

2. Обработка прерывания от нескольких источников

Обработка прерывания от нескольких источников

Подход 1

Рассмотрим преимущества, пусть есть 2 источника запроса прерывания напряжения – это АЦП

АЦП преобразует напряжение в разрядный 2й код. После завершения преобразования формируется сигнал готовности R. Данные можно считывать с выходов АЦП. Для приема данных используется порт 3. При готовности хотя бы одного АЦП с помощью элемента ИЛИ получаем запрос с прерыванием. Если прерывания разрешены формируется подтверждения по JNTK открывается порт прерывания и в МП поступает команда RST. Идет переход к подпрограмме обработки прерывания, которая должна в начале определить какое устройство прерывало. Для этого идет чтение из порта 3 программы проверка сигналов R1 и R2. Если R1=1, то считываются данные из порта 1 , если R2 =1, то считывается из порта 2. Если оба единицы, то поочередно считывается.

Недостаток: когда много устройств, долго искать источник прерывания. Для ускорения используется 2 вариант обработки.

Прерывание по вектору(подход 2)

Идет переход сразу к одной из нескольких подпрограмм обработки прерывания, т.е каждому устройству соответствует своя подпрограмма и в зависимости от того, какое устройство прервано, мы выбираем нужную подпрограмму, т.е. выбираем нужное направление обработки.

Используется дополнительные устройства—контроллеры

8 ВУ подают запрос прерывания на входы R. 0-й вход имеет минимальный приоритет, i- max приоритет. Предварительно из МП в которой заполняем приоритет решаемой задачи. Приоритет от 0 до 8 мм. Приоритет записывается в аккумулятор и выдается в контроллер по команде OUT 11111110.

При выполнении команды OUT на линии A0 ША появляется «0», а на ШУ появляется J/OW – импульс вывода. Формируется CS = 0, приоритет из аккумулятора п/з ШД поступает и записывается в контроллер. Если прерывания были разрешены, МП выдает подтверждения JNTA на контроллер. В ответ контроллер выдает команду RST 11AAA111, в данном случае код ААА от 000 до 111. Код ААА соответствует самому приоритетному запросу , ждет переход к одной из 8 подпрограмм обработки прерывания, т.е. прерывается по вектору.

Достоинство: быстрота

Недостатки: необходим контроллер