- •К.А. Палагута Микропроцессоры и интерфейсные средства транспортных средств
- •Москва 2011
- •Глава 1. Микропроцессор (мп), микропроцессорная система (мпс), основные понятия 11
- •Глава 2 Режимы работы мпс 33
- •Глава 3. Реализация и организация памяти мп 57
- •Глава 4. Микропроцессор кр580вм80а (Intel 8080) 77
- •Глава 5. Микропроцессор к1810вм86 (Intel 8086) 138
- •Глава 6. Микропроцессоры Intel от 80186 до Pentium 4 159
- •Глава 7. Микропроцессор к1801вм1, магистраль q-bus 209
- •Глава 8. Понятие и задачи интерфейса 239
- •Глава 9. Интерфейсные блоки для магистралей isa и q-bus 255
- •Глава 10. Промышленные интерфейсы. Сетевые протоколы в автомобиле 308
- •Глава 11. Интегральные схемы программируемой логики (ис пл) 326
- •Предисловие
- •Введение
- •Глава 1. Микропроцессор (мп), микропроцессорная система (мпс), основные понятия
- •1.1 Определение микропроцессора, классификация мп
- •1.2 Микропроцессорный комплект (мпк)
- •1.3 Микропроцессорная система
- •1.4 Линия, шина, магистраль
- •1.5 Типы магистралей
- •1.6 Шина адреса, раздельные и объединенные адресные пространства памяти и устройств ввода-вывода
- •1.7 Шина данных
- •1.8 Шина управления
- •1.9 Архитектура и структура микропроцессора
- •1.10 Cisc и risc процессоры, конвейерное выполнение команд программы
- •1.11 Конвейерная обработка данных
- •1.12 Контрольные вопросы и задания
- •Глава 2 Режимы работы мпс
- •2.1 Режим обмена данными под управлением процессора
- •2.2 Режим пдп
- •2.3 Режим прерывания
- •2.4 Контрольные вопросы и задания
- •Глава 3. Реализация и организация памяти мп
- •3.1. Виды запоминающих устройств (зу)
- •3.2. Кэш-память
- •3.3. Когерентность, механизмы сквозной и обратной записи
- •3.4. Алгоритмы обновления содержимого заполненных строк, снуппинг
- •3.5. Организация памяти
- •3.6. Внешние зу
- •3.7. Контрольные вопросы и задания
- •Глава 4. Микропроцессор кр580вм80а (Intel 8080)
- •4.1 Структура мп к580вм80
- •4.2 Основные технические характеристики мп кр580вм80а
- •4.3 Регистровая модель мп к580вм80
- •4.4 Классификация команд мп кр580вм80а
- •4.5 Команды пересылки (перемещения) данных
- •4.5.1 Пересылка из регистра в регистр
- •4.5.2 Непосредственная пересылка
- •4.5.3 Непосредственная загрузка пары регистров
- •4.5.4 Запоминание/загрузка аккумулятора и пары hl
- •4.5.5 Ввод из пары регистров в стек
- •4.5.6 Ввод а и f в стек
- •4.5.7 Выбор из стека пары регистров
- •4.5.8 Выбор (a) и (f) из стека
- •4.5.9 Обмен данными
- •4.5.10 Пересылка нl
- •4.6 Приращение / отрицательное приращение
- •4.6.1 Приращение/отрицательное приращение регистра
- •4.6.2 Приращение пары регистров
- •4.6.3 Отрицательное приращение пары регистров
- •4.7 Арифметические и логические операции
- •4.7.1 Арифметические операции над (a) и (r)
- •4.7.2 Арифметические операции с непосредственной адресацией
- •4.7.3 Сложение содержимого пар регистров
- •4.7.4 Логические операции над (а) и (r)
- •0800) Ora c
- •4.7.5 Логические операции с непосредственной адресацией
- •4.7.6 Операции сравнения
- •4.7.7 Операции циклического сдвига (а).
- •4.7.8 Дополнение аккумулятора
- •4.8 Команды перехода и вызова подпрограмм
- •4.8.1 Команды переходов
- •4.8.2 Команды вызова подпрограмм и возврата из подпрограмм
- •4.9 Команды ввода – вывода
- •4.9.1 Ввод данных из входного порта
- •4.9.2 Вывод данных в выходной порт
- •4.10 Команды управления
- •4.10.1 Рестарт (повторный запуск)
- •4.10.2 Изменение (Тс)
- •0800) Stc
- •0800) Cmc
- •4.10.3 Управление прерываниями
- •4.10.4 Двоично-десятичная коррекция
- •4.10.5 Пустая операция
- •4.10.6 Останов
- •4.11 Микропроцессор intel8085
- •4.11.1 Архитектура мп intel8085
- •4.11.2 Регистры мп Intel 8085
- •4.11.3 Ввод и вывод последовательных данных
- •4.12 Контрольные вопросы и задания
- •Глава 5. Микропроцессор к1810вм86 (Intel 8086)
- •5.1. Устройство и работа микропроцессора Intel 8086 (k1810bm86)
- •5.1.1. Структура микропроцессора Intel 8086
- •5.1.2. Режимы работы микропроцессора
- •5.1.3. Структура минимально укомплектованной системы на базе микропроцессора к1810вм86
- •5.1.4. Структура системы средней сложности на базе микропроцессора к1810вм86
- •5.2. Программная модель микропроцессора Intel 8086
- •5.2.1. Пользовательские регистры
- •5.2.2. Регистры общего назначения
- •5.2.3. Сегментные регистры
- •5.2.4. Регистры состояния и управления
- •5.3. Формирование физического адреса в микропроцессоре Intel 8086
- •5.4 Способы адресации микропроцессора
- •5.5 Контрольные вопросы и задания
- •Глава 6. Микропроцессоры Intel от 80186 до Pentium 4
- •6.1. Архитектура микропроцессоров 80186/80188
- •6.2. Микропроцессор 80286
- •6.2.1 Аппаратные особенности
- •6.2.2 Система команд
- •6.2.3. Виртуальная память
- •6.3. Микропроцессоры 80386 и 80486
- •6.3.1. Микропроцессор 80386
- •6.4. Микропроцессоры Pentium и Pentium Pro
- •6.5. Специальные регистры микропроцессора Pentium
- •6.6. Управление памятью микропроцессора Pentium
- •6.7. Новые команды микропроцессора Pentium
- •6.8. Специальные особенности микропроцессора Pentium Pro
- •6.9. Микропроцессоры Pentium II, Pentium III и Pentium 4
- •6.9.1. Сопряжение с памятью
- •6.9.2. Набор регистров
- •6.11 Контрольные вопросы и задания
- •Глава 7. Микропроцессор к1801вм1, магистраль q-bus
- •7.1 Микропроцессор к1801вм1
- •7.1.1 Структурная схема микропроцессора к1801вм1
- •7.1.2 Основные технические характеристики
- •7.1.3 Регистровая модель микропроцессора
- •7.1.4 Адресное пространство
- •7.1.5 Формат команд
- •7.1.6 Методы адресации
- •7.2. Системная магистраль q-Bus
- •7.2.1 Временная диаграмма цикла ввод
- •7.2 2 Временная диаграмма цикла вывод
- •7.2.3 Цикл ввод-пауза-вывод
- •7.2.4 Временная диаграмма предоставления прямого доступа к памяти
- •7.2.5 Временная диаграмма прерывания
- •7.3 Контрольные вопросы и задания
- •Глава 8. Понятие и задачи интерфейса
- •8.1 Интерфейс
- •8.2 Селекция магистралей
- •8.2.1 Схемы централизованной селекции
- •8.2.2 Схемы децентрализованной селекции
- •8.3 Синхронизация обмена по магистрали
- •8.4 Координация взаимодействия устройств на магистрали
- •8.5 Контрольные вопросы и задания
- •Глава 9. Интерфейсные блоки для магистралей isa и q-bus
- •9.1 Isa
- •9.2. Порядок обмена по системной магистрали isa
- •9.2.1. Особенности магистрали isa
- •9.2.2. Сигналы магистрали isa
- •9.2.3. Циклы магистрали isa
- •9.3 Разработка устройств сопряжения для isa
- •9.3.1. Проектирование аппаратуры для сопряжения с isa
- •9.4 Разработка устройств сопряжения для q-bus
- •9.5 Контрольные вопросы и задания
- •Глава 10. Промышленные интерфейсы. Сетевые протоколы в автомобиле
- •10.1 Промышленные Fieldbus (полевые) сети
- •10.1.1 Модель osi (Open System Interconnection) (iso/osi) для стандартов.
- •10.1.2 Локальная сеть на основе интерфейса rs-485, объединяющая несколько приемо-передатчиков.
- •10.2 Этапы развития fieldbus технологий
- •10.3 Сетевые протоколы в автомобиле
- •10.4 Контрольные вопросы и задания
- •Глава 11. Интегральные схемы программируемой логики (ис пл)
- •11.1. Классификация ис программируемой логики
- •11.2. Конструктивно-технологические типы современных программируемых элементов
- •11.3. Области применения микросхем с программируемой логикой
- •11.4 Системные свойства ис пл
- •11.5 Типовые схемотехнические решения
- •11.6 Приемы дополнительной обработки сигнала
- •11.7 Организация двунаправленных выводов
- •11.8 Схема программирования типа выхода ячейки (введение триггера)
- •11.9 Fpga (программируемые пользователем вентильные матрицы)
- •11.10. Полные ресурсы межсоединений в микросхемах cpld
- •11.11 Контрольные вопросы и задания
- •Заключение
- •Глоссарий
- •Список литературы
1.8 Шина управления
По шине управления передаются сигналы, определяющие характер обмена информацией по магистрали. Сигналы управления определяют, какую операцию - считывание или запись информации из памяти нужно производить, синхронизируют обмен информацией между устройствами и т.д.
Шина управления СВ (Control Bus) предназначена для передачи управляющих сигналов. Хотя направление управляющих сигналов может быть разным, однако шина управления не является двунаправленной, поскольку для сигналов разного направления используются отдельные линии.
В основу построения подавляющего большинства компьютеров положены следующие общие принципы, сформулированные в 1945 г. американским ученым Джоном фон Нейманом.
Принцип программного управления. Программа состоит из набора команд, выполняющихся процессором автоматически в определенной последовательности.
Выборка программы из памяти осуществляется с помощью счетчика команд. Этот регистр процессора последовательно увеличивает хранимый в нем адрес очередной команды на длину команды. А так как команды программы расположены в памяти друг за другом, то тем самым организуется выборка цепочки команд из последовательно расположенных ячеек памяти. Если же нужно после выполнения команды перейти не к следующей, а к какой-то другой, используются команды условного или безусловного перехода, которые заносят в счетчик команд номер ячейки памяти, содержащей следующую команду. Выборка команд из памяти прекращается после достижения и выполнения команды «стоп». Таким образом, процессор исполняет программу автоматически, без вмешательства человека.
Принцип однородности памяти. Программы и данные хранятся в одной и той же памяти, поэтому компьютер не различает, что хранится в данной ячейке памяти – число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными.
Это открывает целый ряд возможностей. Например, программа в процессе своего выполнения также может подвергаться переработке, что позволяет задавать в самой программе правила получения некоторых ее частей (так в программе организуется выполнение циклов и подпрограмм).
Более того, команды одной программы могут быть получены как результаты исполнения другой программы. На этом принципе основаны методы трансляции – перевода текста программы с языка программирования высокого уровня на язык конкретной машины.
Принцип адресности. Структурно основная память состоит из перенумерованных ячеек. Процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка. Отсюда следует возможность давать имена областям памяти так, чтобы к запомненным в них значениям можно было впоследствии обращаться или менять их в процессе выполнения программ с использованием присвоенных имен.
Компьютеры, построенные на перечисленных принципах, относятся к типу фон-неймановских. Но существуют компьютеры, принципиально отличающиеся от фон-неймановских. Для них, например, может не выполняться принцип программного управления, т. е. они могут работать без счетчика команд, указывающего текущую выполняемую команду программы. Для обращения к какой-либо переменной, хранящейся в памяти, этим компьютерам необязательно давать ей имя. Такие компьютеры называются не фон-неймановскими.