- •Предисловие
- •Глава 1. Основные сведения об электронных схемах
- •1.1. Единство электронных схем
- •1.2. Виды технической документации
- •1.3. Пассивные элементы рэа
- •1.4. Свободные электрические колебания в контуре
- •1.5. Вынужденные колебания в последовательном контуре
- •1.6. Вынужденные колебания в параллельном контуре
- •1.7. Связанные колебательные контуры
- •1.8. Электрические фильтры
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 2. Полупроводниковые диоды и транзисторы
- •2.1. Полупроводниковые диоды
- •2.2. Биполярные транзисторы
- •2.3. Тиристоры
- •2.4. Полевые транзисторы
- •2.5. Полупроводниковые оптоэлектронные приборы
- •2.6. Интегральные активные и пассивные элементы
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 3. Электровакуумные приборы 3.1. Электронно-управляемые лампы
- •3.2. Электронно-лучевые трубки
- •3.3. Газоразрядные приборы
- •3.4. Фотоэлектрические приборы
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 4. Общие сведения об усилителях
- •4.1. Структурная схема электронных усилителей и их классификация
- •4.2. Основные технические показатели и характеристики усилителей
- •4.3. Виды обратных связей в усилителях
- •4.4. Влияние обратной связи на коэффициент усиления
- •4.5. Влияние обратной связи на входное сопротивление
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 5. Усилители переменного напряжения
- •5.1. Принцип усиления переменного напряжения
- •5.2. Усилительные каскады на полевых транзисторах
- •5.3. Усилительные каскады на биполярных транзисторах
- •5.4. Динамические характеристики
- •5.5. Динамические параметры
- •5.6. Эквивалентные схемы
- •5.7. Анализ частотных свойств усилителей напряжения
- •5.8. Широкополосные усилители
- •В вус на бт время установления определяется выражением
- •5.9. Коррекция ачх усилителей переменного напряжения
- •5.10. Повторители напряжения
- •5.12. Интегральные усилители переменного напряжения
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 6. Усилители мощности
- •6.1. Режимы работы усилительного каскада
- •6.2. Однотактные усилители мощности
- •6.3. Двухтактные усилители мощности
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 7. Усилители с гальваническими связями
- •7.1. Общие сведения
- •7.2. Простейшие угс прямого усиления
- •7.3. Балансные усилители
- •7.4. Дифференциальные усилители
- •7.5. Дифференциальные усилители с генераторами стабильного тока
- •В качестве диода vd в интегральных ду обычно используется транзистор в диодном включении.
- •7.6. Структура и основные параметры интегральных операционных усилителей
- •7.7. Схемотехника интегральных операционных усилителей
- •7.8. Применение интегральных операционных усилителей
- •7.9. Усилители постоянного и медленно меняющегося напряжения с преобразованием сигнала
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 8. Генераторы синусоидального напряжения
- •8.1. Условия самовозбуждения
- •8.4. Стабилизация частоты колебаний -автогенератора
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 9. Основные понятия импульсной техники
- •9.1. Виды и параметры импульсных сигналов
- •9.2. Спектральный состав импульсных сигналов
- •9.3. Формирование импульсов яс-цепями
- •9.4. Амплитудные ограничители
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 10. Логические функции и базовые логические элементы
- •10.1. Основные положения алгебры логики
- •10.2. Электронные ключи
- •10.3. Параметры логических элементов
- •10.4. Базовые логические элементы на биполярных структурах
- •10.5. Базовые логические элементы на мдп- и кмдп-структурах
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 11. Формирователи и генераторы электрических импульсов
- •11.1. Виды генераторов -электрических импульсов и их особенности
- •11.2. Мультивибраторы
- •11.3. Одновибраторы
- •11.4. Антидребезговые формирователи одиночных импульсов и перепадов напряжения
- •11.5. Генераторы линейно изменяющегося напряжения
- •11.6. Компараторы напряжений
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 12. Триггерные структуры
- •12.1. Общие сведения
- •12.2. Симметричный триггер на биполярных транзисторах V с коллекторно-базовыми связями
- •2.3. Структура и классификация интегральных триггеров
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 13. Цифровые и комбинационные электронные устройства
- •13.1. Двоичная система счисления
- •13.2. Регистры
- •13.3. Двоичные счетчики импульсов
- •13.4. Двоично-десятичные счетчики
- •13.5. Шифраторы и дешифраторы
- •13.6. Мультиплексоры и демультиплексоры
- •13.7. Устройства сдвига и сравнения кодов чисел
- •13.8. Сумматоры
- •13.9. Типы запоминающих устройств и их основные характеристики
- •13.10. Запоминающие элементы на биполярных структурах
- •13.11. Запоминающие элементы на мдп-структурах
- •13.12. Запоминающие устройства на функциональных приборах .
- •13.13. Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 14. Микропроцессоры и микроэвм 1
- •4.1. Общие сведения о микропроцессорах
- •14.2. Структура микропроцессора
- •14.3. Система команд микропроцессора
- •14.4. Области использования микроэвм в народном хозяйстве
- •14.5. Программируемые калькуляторы как разновидность микроэвм
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 15. Источники стабилизированного напряжения
- •15.1. Структура источников стабилизированного напряжения
- •15.2. Однофазные неуправляемые выпрямители
- •2 . 15.3. Однофазныеуправляемые выпрямители
- •15.4. Сглаживающие фильтры
- •15.5. Электронные стабилизаторы постоянного напряжения
- •Контрольные вопросы и задания
14.2. Структура микропроцессора
Структурная схема МП показана на рис. 14.2. Микропроцессор включает три основных узла: АЛУ, УУ и узел регистров. Для осуществления связи между этими узлами используется внутренняя шина данных. Она состоит из восьми (для восьмиразрядного МП) линий, по которым передаются 8-разрядные слова (байты) и командная информация. Передача слов по внутренней шине данных между узлами МП осуществляется в обоих направлениях, но в разные непересекающиеся временные интервалы.
Основная часть, или ядро, МП — это АЛУ, осуществляющее обработку данных. Типичными операциями, выполняемыми АЛУ, являются сложение, вычитание,
Рис. 14.2. Структурная схема микропроцессора
логическое сложение (ИЛИ), логическое умножение (И), сложение по модулю 2 (ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ), инверсия, сдвиг, пересылка. Обычно АЛУ имеет два входа, которые называются входными портами, и один выход, или выходной порт. Данные на входные порты АЛУ поступают с внутренней шины данных или из специального регистра, называемого аккумулятором, через буферные регистры, или регистры операндов, предназначенные для временного хранения данных.
Буферный регистр, через который на вход АЛУ поступают данные из аккумулятора, называют буфером аккумулятора. Результат, полученный при выполнении операции, с выходного порта АЛУ поступает в аккумулятор, называемый также накопительным регистром или накопителем. Буфер аккумулятора, таким образом, исключает ситуацию, при которой вход и выход АЛУ подключаются одновременно к аккумулятору.
Работой АЛУ и внутренними регистрами управляет УУ, которое извлекает из регистра команд очередную команду, дешифрирует ее, т. е. определяет, какая операция должна осуществляться, и обеспечивает выполнение этой операции в АЛУ.
Любая задача решается по программе, которая представляет собой строгую последовательность нужных команд. Эту последовательность поступления команд обеспечивает регистр, называемый счетчиком команд. Счетчик команд может иметь большее число разрядов, чем длина слова данных. Например, в 8-разрядных МП с объемом памяти 64К = 65536 слов используется 16-разрядный счетчик команд. В результате можно записать команду в любую ячейку памяти.
Перед выполнением программы в счетчик команд записывают число, которое определяет адрес первой программы, хранящейся в ЗУ. Затем это число из счетчика команд переписывается в 16-разрядный регистр адреса памяти. Из регистра адреса памяти по шине адреса (ША) адрес первой команды посылается в устройство управления памятью. По указанному адресу из ЗУ осуществляется считывание первой команды, которая переписывается в регистр команд.
Рассмотренный цикл операций называют циклом выборки или фазой адресации.
После записи команды в регистр УУ осуществляет ее распознавание (декодирование), и в АЛУ поступают сигналы, стимулирующие выполнение данной команды. Этот процесс называют циклом или фазой выполнения команды.
Цикл выборки совместно с циклом выполнения команды образуют цикл команды.
В начале цикла выполнения команды показания счетчика команд автоматически увеличиваются на 1, и он настраивается на следующую команду. Следовательно, в процессе выполнения команды счетчик команд содержит адрес следующей команды.
Регистр признаков, или флажковый регистр, служит для индикации различных признаков результатов операций, выполняемых АЛУ: нулевого результата, переполнения и др. Он состоит из отдельных триггеров, называемых флажками, которые в зависимости от проявления того или иного признака устанавливаются в состоянии 0 или 1. Эта информация необходима программисту при составлении и отладке программы вычислений.
Регистр состояний воспринимает информацию из регистра признаков и в зависимости от значений признаков позволяет изменять последовательность выполнения команд и осуществлять так называемые условные переходы. При этом изменяется содержание счетчика команд, и он настраивается на выборку не следующей, а нужной команды. Наличие команд условного перехода делает МП более универсальным, позволяет выбирать различные пути решения задачи в зависимости от возникающих в ходе решения условий.
Регистры общего назначения используются в качестве запоминающих устройств промежуточных результатов вычислений, адресов и команд, а иногда и в качестве аккумуляторов. Число таких регистров в МП может доходить до 16, причем разрядность их может быть различной. Отдельные регистры общего назначения могут соединяться между собой последовательно и рассматриваться как один регистр с большим числом разрядов.
Особую группу составляют стековые регистры, подразделяющиеся на регистры стека и указатель стека. Эти регистры позволяют без обмена с ЗУ организовать необходимую последовательность выполнения команд, например последовательность выполнения по старшинству различных арифметических действий. Стековые регистры подключены таким образом, что первая команда, записанная в первый регистр, при записи второй команды «проталкивается» во второй регистр, а в первом оказывается записанной вторая команда. При записи третьей команды первая переходит в третий регистр, вторая — во второй и т. д. При выборке команд из стека первой выбирается последняя, затем предпоследняя и т. д., подобно тому как из штабеля дров первым берется последнее полено (от англ. stack — штабель).
Количество регистров (глубина) стека является важной характеристикой МП. Для увеличения глубины стека его часто организуют в некоторой области внешнего ЗУ.
Указатель стека определяет адрес ячейки (регистра) стека, заполненной последней командой. Эта ячейка называется вершиной стека. После выборки команды из стека содержимое указателя стека уменьшается на 1, а при записи в стек очередной команды — увеличивается на 1.
Взаимодействие и координация работы всех узлов микропроцессорной системы осуществляется высокостабильным генератором тактовых импульсов, с помощью которых формируются машинные циклы и циклы команд. Машинным циклом называют время, требуемое для извлечения одного байта информации из памяти или выполнения команды, определяемой одним машинным словом.