79. Схема выборки и хранения

В тех случаях, когда аналоговый сигнал на входе АЦП изменяется с большой скоростью, за время преобразования может произойти существенное изменение входного напряжения. Получаемое при этом на выходе АЦП числовое значение не будет соответствовать значению входного сигнала в тактовый момент времени. Устранение этого явления достигается использованием схемы выборки и хранения. Эта схема производит из входного напряжения выборку значения, соответствующего тактовому моменту времени, и хранит эту выборку неизменной в течение времени, необходимого для ее преобразования в числовую форму.

На рис. 7.16 приведена упрощенная схема выборки и хранения. В исходном состоянии ключ Кл замкнут. При малой постоянной времени напряжение на конденсатореследует за изменениями напряженияс требуемой точностью. В тактовый момент времени ключ переводится в разомкнутое состояние. Напряжение на конденсаторе, имевшееся к моменту размыкания ключа (представляющее собой выборку из напряжения), может сохраняться практически неизменным в течение достаточно длительного времени. Напряжение с выхода операционного усилителяпоступает в АЦП и преобразуется в числовую форму. После окончания преобразования ключ вновь замыкается.

Рис. 7.16. Схема выборки и хранения

80. Микропроцессор

Микропроцессором (МП) называется программно-управляемое устройство для обработки цифровой информации и управления процессом обработки, реализованное в виде большой (БИС) или сверхбольшой (СБИС) интегральной микросхемы.

Архитектурой процессора называется комплекс его аппаратных и программных средств, предоставляемых пользователю. В это общее понятие входит набор программно-доступных регистров и исполнительных (операционных) устройств, система основных команд и способов адресации, объем и структура адресуемой памяти, виды и способы обработки прерываний.

При описании архитектуры и функционирования процессора обычно используется его представление в виде совокупности программно-доступных регистров, образующих регистровую или программную модель. В этих регистрах содержаться обрабатываемые данные (операнды) и управляющая информация. Соответственно, в регистровую модель входит группа регистров общего назначения, служащих для хранения операндов, и группа служебных регистров, обеспечивающих управление выполнением программы и режимом работы процессора, организацию обращения к памяти (защита памяти, сегментная и страничная организация и др.).

Регистры общего назначения образуют РЗУ – внутреннюю регистровую память процессора. Состав и количество служебных регистров определяется архитектурой микропроцессора. Обычно в их состав входят:

– программный счетчик PC (или CS+IP в архитектуре микропроцессоров Intel);

– регистр состояния SR (или EFLAGS);

– регистры управления режимом работы процессора CR (Control Register);

– регистры, реализующие сегментную и страничную организацию памяти;

– регистры, обеспечивающие отладку программ и тестирование процессора.

Кроме того, различные модели микропроцессоров содержат ряд других специализированных регистров.

Структура микропроцессора определяет состав и взаимодействие основных устройств и блоков, размещенных на его кристалле. В эту структуру входят:

– центральный процессор (процессорное ядро), состоящее из устройства управления (УУ), одного или нескольких операционных устройств (ОУ);

– внутренняя память (РЗУ, кэш-память, блоки оперативной и постоянной памяти);

– интерфейсный блок, обеспечивающий выход на системную шину и обмен данными с внешними устройствами через параллельные или последовательные порты ввода/вывода;

– периферийные устройства (таймерные модули, аналого-цифровые преобразователи, специализированные контроллеры);

– различные вспомогательные схемы (генератор тактовых импульсов, схемы для выполнения отладки и тестирования, сторожевой таймер и ряд других).

Архитектура и структура МП тесно взаимосвязаны. Реализация тех или иных архитектурных особенностей требует введения в структуру МП необходимых аппаратных средств (устройств и блоков) и обеспечения соответствующих механизмов их совместного функционирования.