3. Параллельная обработка информации: уровни и способы организации вс

 

Цель : Изучение основ параллельной обработки информации: уровни и спосбы организации ВС на базе i8086/88, микропроцессорного МПК БИС К1810, i80186, i80286, режимов работы: минимального и максимального и выбора структуры ВС для решении конкретной задачи с учетом как аппаратных, так и программных средств.

3.1. Состав микропроцессорного мпк бис к1810 и семейства i80хх и i82xx

 

Серия К1810 является полным аналогом микропроцессора i8086/88. [2] В состав МП комплекта входят 14 микросхем, которые работают по системе команд Х86 (табл. 5.1).

 

Таблица 5.1 - Состав микропроцессорного МПК БИС К1810

№ п/п	Тип БИС	Аналог	Назначение	Технология
1	К1810ВМ86	i8086	Центральный процессор СPU	n-МОП
2	К1810ВМ87	i8087	Сопроцессор арифметический	n-МОП
3	К1810ВМ88	i8088	МП с 8- битной шиной данных	n-МОП
4	К1810ВМ89	i8089	Спецпроцессор ввода/вывода	n-МОП
5	К1810ГФ84	i8284	Генератор тактовых импульсов	ТТЛШ
6	К1810ВГ88	i8288	Системный контроллер	ТТЛШ
7	К1810ВБ89	i8289	Арбитр системной шины	ТТЛШ
8	К1810UP82	i8282	Регистр-защелка	ТТЛШ
9	К1810ВА86	i8286	Шинный формирователь	ТТЛШ
10	К1810ВН59А	i8259А	Программируемый контроллер прерываний	n-МОП
11	К1810ВТ37	i8237	Контроллер ПДП	n-МОП
12	К1810ВU54	i8254	Таймер	n-МОП
13	К1810ВВ51	i8251	Программируемый связной адаптер	n-МОП
14	К1810ВВ55	i8255	Программируемый периферийный адаптер	n-МОП

 

Нагрузочная способность n-МОП К1810 не более 1-го входа ИС К155 ЛАЗ. Уровень напряжения 5 В. Срабатывание единицы 2,2-2,4 В.

Температура от 0 до +70С. На основе перечисленного комплекта строятся 16- битные МПС.

3.2. Типовая структура вс на базе к1810

 

В состав типовой структуры ВС на базе К1810 входит три основных элемента согласно рис. 3.1:

1. центральный процессор;

2. память ПЗУ;

3. подсистема ввода/вывода.

 

Основной обмен осуществляется через системную шину, которая позволяет сравнительно просто расширять возможности проектирования ВС.

В состав центрального процессора входят:

один или два микропроцессора;

генератор (G);

логическая схема управления системной шиной.

 

 

Рис. 3.1. Структура микросистем на основе МП К1810ВМ86

3.3. Основные технические характеристики к1810

 

Архитектура микропроцессора К1810 представляет собой струк­туру 16/16/20, т.е.16- разрядные шины данных и управления и 20- разрядную шину адреса. Данный микропроцессор включает в себя 30.000 транзисторов, потребляет 1.75 Вт и работает с частотой 5 МГц.

 

Микропроцессор работает в двух режимах: однопроцессорный вариант и многопроцессорная (max конфигурация). В последнем случае управляющие сигналы формируются с применением системного контроллера шин или арбитра шин.

 

Для удобства проектирования МП выделяют два устройства:

1. устройство сопряжения (УС);

2. операционное устройство (ОУ).

 

ОУ служит для выполнения операций указанных команд. Это устройство содержит 16- битное АЛУ, РОНы и регистры флажков для формирования сигналов.

УС предназначено для опережающей выборки команд, которые хранятся в оче­реди и формирования физического адреса команды и данных с исполь­зованием сумматора. Кроме того, устройство сопряжения включает в себя сегментные регистры CS, DS, ES, SS и указатели команд IP.

 

Важная особенность МП заключается в совмещении выборки команд и их исполнения, что существенно повышает производительность МПС в целом, т.к. по сути дела МП представляет собой двухступенчатый конвейер (рис. 3.2).

 

 

Рис. 5.2. Структурная схема микропроцессора К1810