Контрольные вопросы и задания

1. Запишите в двоичной системе счисления десятичные числа 1, 3, 6, 9, 15, 18, 45.

2. Каким образом двоичные числа переводятся в восьмеричные и шестнадцатеричные?

3. Какое устройство называется регистором и что он собою представляет?

4. Поясните запись и считывание двоичного числа в регистрах, приведенных на рис. 13.1.

5. Для какой цели применяются сдвигающие регистры?

6. Поясните работу суммирующего счетчика импульсов, показан­ного на рис. 13.8. Чем ограничивается быстродействие такого счетчика?

7. Определите число разрядов двоичного счетчика с коэффициен­ том деления 25 и номера разрядов этого счетчика, на которое необходимо подать обратные связи.

8. Какие устройства называют шифраторами и дешифраторами и для каких целей они применяются?

9. Какими должны быть значения адресных входов а₀ и а₁ мульти­плексора (рис. 13.20) при у = х₂?

10. Поясните работу компаратора, показанного на рис. 13.24, а.

10. Чему будут равны значения Si и P_i+1 в сумматоре, изображен­ном па рис. 13.27, а, если а_i = b_i = 1 и P_i = 1?

10. Назовите основные параметры запоминающих устройств.

10. Поясните принцип управления работой интегральных триггеров на биполярных (рис. 13.30) и МДП-структурах (рис. 13.31) при записи и считывании информации.

10. В чем принципиальное различие между ЗУ интегральной микроэлектрониики и ЗУ функциональной электроники?

11. Поясните работу сдвигового регистра на ПЗС (рис. 13.35).

12. Поясните принцип преобразования напряжения в двоичный код в АЦП, схема которого приведена на рис. 13.37.

13. Как работает ЦАП, изображенный на рис. 13.39, и из каких условий выбираются сопротивления входящих в него резисторов?

Глава 14. Микропроцессоры и микроэвм 1

4.1. Общие сведения о микропроцессорах

Любая ЭВМ служит для переработки вводимой в нее информации и выдачи окончательных результатов в виде таблиц, графиков, последовательности чисел, текста и т. п. Несмотря на присущие отдельным ЭВМ отличия, в каж­дой из них можно выделить четыре основных устройства: арифметико-логическое, управляющее, запоминающее и устройство ввода-вывода информации, называемое обычно периферийным (рис. 14.1).

Арифметико-логическое устройство (АЛУ) служит для выполнения арифметических и логических операций над числами, представленными в двоичном коде.

Управляющее устройство (УУ) управляет работой АЛУ и других устройств ЭВМ. Управление работой этих устройств осуществляется по специальным командам, порядок исполнения которых определяется заданной про­граммой.

Рис. 14.1. Структурная схема ЭВМ

Запоминающее устройство (ЗУ), или память, пред­назначено для хранения программ обработки и обраба­тываемой информации (данных).

Периферийные устройства, или устройства ввода-вы­вода (УВВ) информации, служат для приведения входной информации к требуемому виду для ввода в ЭВМ и вы­вода из ЭВМ результатов переработки информации в нужном виде: последовательности чисел, таблиц, графи­ков и т. п.

АЛУ находится в тесном взаимодействии с УУ, и их можно рассматривать как единое целое—централь­ный процессор, или сокращенно процессор (от англ. to process — обрабатывать). Следовательно, процес­сор представляет собой устройство ЭВМ, предназначен­ное для автоматической обработки информации по задан­ной программе. Современная интегральная технология позволяет выполнить элементы процессора в виде одной или нескольких больших интегральных схем (БИС). Такие процессоры получили название микропроцессоров (МП). Микропроцессоры имеют меньшую стоимость и являются более экономичными и надежными в работе по сравнению с процессорами, изготовленными из набора ИМС малого и среднего уровня интеграции.

По назначению МП делятся на универсальные, или общего назначения, и специализированные.

Универсальный МП используется для решения раз­личных задач и входит в состав ЭВМ широкого приме­нения. Специализированный МП служит для решения конкретной задачи по вполне определенной программе.

Микропроцессор, совместимые с ним по электрическим, конструктивно-технологическим и эксплуатационным па­раметрам интегральные ПЗУ и ОЗУ, а также БИС вспо­могательного назначения, обеспечивающие сопряжение МП с ПЗУ, ОЗУ и внешними устройствами, в том числе с УВВ, образуют микропроцессорный комплект. Микро­процессорный комплект, в котором все устройства взаимо­связаны и выполняют задачу обработки информации, например в целях управления объектом, называется микропроцессорной системой. Если при этом используется два или более микропроцессора, то такая система называется мультимикропроцессорной.

Микропроцессорная система, дополненная автономным источником питания, пультом управления и имеющая УВВ с устройством отображения информации, называется микроЭВМ.

По конструктивному признаку микропроцессоры деляется на однокристальные и многокристальные. В много­кристальном МП его составные части по признаку вы­полняемых функций и по признаку разрядности распола­гаются в разных кристаллах. В однокристальных МП в одном кристалле изготовляются все составные части микропроцессора. Появление однокристальных МП послу­жило толчком для бурного развития однокристальных микроЭВМ, в которых в одном кристалле полупровод­ника, кроме МП, содержатся генератор тактовых им­пульсов, или таймер, устройство управления вводом и выводом информации, небольшие ОЗУ и ПЗУ.

Всякий МП оперирует словами, представляющими собой последовательность символов определенной длины: 4, 8, 12, 16 и 32 бит, или разрядов. Длина обрабатываемых слов определяет разрядность МП. Группа битов, которую способна обрабатывать ЭВМ за один шаг работы, обра­зует машинное слово. Обычно длина машинного слова определяется числом разрядов одного регистра памя­ти ЭВМ.

Для микропроцессорной техники одним из основных понятий является байт — восьмибитовое слово, используе­мое для обмена цифровой информацией между узлами микропроцессорной системы. В байтах выражают длину слов и емкость ЗУ.

Числа или символы, подвергающиеся машинной об­работке, называются операндами. Например, в выраже­ниях у = а + b и z = e^k – 1 операндами являются а, b, e, k, 1.