- •1 Введение
- •3 Вида мп:
- •Структурная схема трех-магистральной микроЭвм
- •2 Структурная схема мп
- •Регистры мп:
- •Устройство управления (уу)
- •Работа управляющего автомата. Цикл и такт
- •Работа первичного автомата
- •3 Способы адресации. Форматы команд
- •Форматы команд
- •Формирование кода команды на примере команд пересылки
- •Система команд
- •4 Ассемблер в системе команд 8-разрядного мп
- •5 Организация шин микроЭвм
- •Системный контроллер вк 28, вк 38
- •Генератор тактовых импульсов (гти)
- •6 Организация интерфейса ввода-вывода
- •Программируемый параллельный адаптер (ппа) ик 55
- •7 Контроллер прямого доступа в память (кпдп) (dma) ик 57
- •2 Типа работы:
- •8 Программируемый контроллер прерывания (пкп) вн 59
- •9 Программный интервальный таймер
1 Введение
Эволюция развития микропроцессорной техники
Первый микропроцессор был изготовлен фирмой Intel в 1971 г. - Intel 4004 (Fclk = 0,75 МГц). До этого момента функции микропроцессора реализовывались с помощью набора ИС средней и малой степени интеграции (счетчики, регистры, сумматоры, комбинационная ложка и т.д.). Первый микропроцессор был 4-х разрядным, реализован по n-МОП технологии, содержал 2,3 тыс. транзисторов, выполнял 80 000 операций в секунду и 45 команд. Это был однокристальный центральный процессор, имеющий в своем составе четырехразрядный параллельный сумматор, 15 четырехразрядных регистров и стек.
Современный микропроцессор Alpha содержит 15,2 миллионов транзисторов (по данным 1999-2000 г.). Тактовая частота составляет 800 МГц, выполняет 5,2 миллиарда операций в секунду.
1673 г. – первое вычислительное устройство. Оно называлось Арифмометр. К. Лейбниц
1943 г. – вычислительная машина «Марк 1» на электромагнитном реле.
1945 г. – вычислительная машина на радиолампах.
1948 г. – изобретение транзистора..
1953 г. – Кирхе соединил несколько транзисторов на одной подложке
1958 г. – получены первые микросборки Нойсом и Кирхе.
Основные понятия
Микропроцессор (МП) – это микросхема или совокупность небольшого числа микросхем (один или несколько кристаллов БИС), выполняющая над данными арифметические и логические операции и осуществляющая программное управление вычислительным процессом.
Микропроцессорная система (МПС) – специализированная информационная или управляющая система, построенная на основе микропроцессорных средств.
Микропроцессорный комплект (МПК) – набор различных ИМС различной степени интеграции, объединенных по конструктивно-технологическому признаку и предназначенных для совместного использования при построении МП, микроЭВМ, контроллеров и др.
Конструктивно-технологический признак – одна конструкция и технология изготовления. Один и тот же вид корпуса (один или разные) для объединения их в один.
3 Вида мп:
универсальный
специализированный – для создания конкретной микроЭВМ (например, Электроника 60)
секционный – позволяют получать гибкую систему команд и позволяют набирать из секции любые разряды ЭВМ. Секции входят в различные комплекты.
ИМС делятся по степени интеграции (k)
N – число активных элементов на подложке.
МИС (1÷10) – ИС малой степени интеграции (например, элементы И, ИЛИ, НЕ)
СИС (10÷100) – средней степени интеграции (счетчики, регистры, буферное устройство)
БИС (100÷1000) – большие ИС (микроконтроллеры)
СБИС (> 1000) – сверхбольшие ИС (большие ОЗУ)
В МПК нет смешения технологий и конструктивно-технологический признаков.
Структурная схема трех-магистральной микроЭвм
АЛУ – арифметическое логическое устройство (реализует вычислительные действия)
УУ – устройство управления
Устройство сопряжения (синхронизации). Включает в себя тактовый генератор, который выводятся из МП, т.к. чем больше частота, тем больше выделяется тепла. Применяется для уменьшения влияния генераторов.
УВВ – устройство ввода – вывода. Обмен информацией между внешним устройством и ЭВМ.
П. Ввод – порт ввода
П. Вывод – порт вывода
Шина адреса – для адресации шин памяти (однонаправленная)
Шина данных – основная шина данных (двунаправленная)
Шина управления (может быть двунаправленной)
ПЗУ – постоянное запоминающее устройство. При выключении питания информация не теряется.
ВУ – внешнее устройство – подсоединяется к шинам МП не непосредственно, а через ППА.
КПДП – контроллер прямого доступа к памяти – проставляет шину адреса и данных. Ведущее устройство в режиме DMA.
Система шин МПС: Для МП характерна трехшинная структура, содержащая шину адреса, двунаправленную шину данных и шину управления.
Основные характеристики:
тип микроэлектронной технологии
количество кристаллов, образующих МП, размеры кристалла, количество элементов (транзисторов) на кристалле, количество выводов корпуса кристалла
длина (количество разрядов) слова
быстродействие МП (тактовая частота, время выполнения команд основных операций)
емкость адресуемой памяти
тип управляющего устройства (схемное или микропрограммное управление)
эффективность системы команд (количество команд, выполняемые операции, возможные способы адресации, наличие команд работы со стековой памятью, команд операций с битами, десятичными числами и т.п.)
число уровней прерывания
возможность прямого доступа к памяти
пропускная способность интерфейса ввода-вывода
количество и уровни питающих напряжений
номинальные параметры используемых сигналов
мощность
2 типа корпусов по конструкции:
Dip – контакты расположены так, что необходимо сверлить корпус.
Планарный – выводы соединены с контактными площадками и сверления не требуется.
В состав базового комплекта входят следующие основные БИС:
ИК 80А – центральный процессор (ЦП)
ГФ 24 – генератор тактовых импульсов (ГТИ)
ВК 28 (38) – системный контроллер (СК)
ИК 57 – контроллер прямого доступа в память (КПДП)
ВН 59 – программированный контроллер прерываний (ПКП)
ИК 55 – программируемый параллельный адаптер (ППА)
ВИ 53 – программируемый интервальный таймер (ПИТ)
ВА 86 (87) – шинный формирователь (ШФ)
ВГ 75 – контроллер клавиатуры и индикации
ВГ 79 – контроллер дисплея и клавиатуры (КД и КА)
Это универсальный комплект.
Каждая магистраль подключается через соответствующие устройства сопряжения. Чем больше линий шин адреса, тем мощнее машина. Чем больше линий шин данных, тем интеллектуальнее машина.
Данные перердаются в параллельной форме.
Режим прямого доступа к памяти – информация передается из внешнего устройства в устройство памяти, минуя МП (через шину данных) DMA.