- •Составитель: Валерий Анатольевич Засов
- •Рецензенты: генеральный директор научно-производственного центра «Информационные и транспортные системы», д.Т.Н., профессор с.В. Архангельский
- •Оглавление
- •1.Принципы организации классической эвм
- •2.Структурная организация процессора
- •3.Принципы организации и программирование
- •4.Принципы организации и программирование
- •5.Структурная организация современных
- •Приложение 1.Список основных команд микропроцессора i8080
- •1.Принципы организации классической эвм и определение микропроцессорной системы
- •1.1.Принципы организации эвм Дж. Фон-Неймана
- •1.2.Определение микропроцессора и микропроцессорной системы
- •1.3.Понятие архитектуры микропроцессорной системы
- •1.4.Структура типовой микропроцессорной системы
- •1.4. Командный цикл и его фазы
- •Контрольные вопросы и задания
- •2.2.Устойство управления с аппаратной логикой
- •2.3.Устройство управления с программируемой логикой
- •2.4.Функция и структура арифметико-логического устройства
- •2.5.Система команд процессора и способы адресации
- •Контрольные вопросы и задания
- •3.Принципы организации и программирование
- •3.1.Структурная схема 8-разрядного микропроцессора
- •3.2.Программная модель 8-разрядной микропроцессорной системы
- •3.3. Способы адресации данных в 8-разрядной микропроцессорной системе
- •3.4.Программирование на ассемблере 8-разрядного микропроцессора
- •3.5. Инструментальные средства разработки и отладки программ для 8-разрядных микропроцессоров
- •3.6. Пример решения задачи
- •3.7.Функциональная схема ядра 8-разрядной микропроцессорной системы
- •Контрольные вопросы
- •4. Принципы организации и программирование
- •4.1. Структурная схема микропроцессоров семейства i8086/8088
- •4.2.Функциональная схема центрального процессора на базе микропроцессора i8086/8088
- •Типы циклов шины мп i8086/8088 Таблица 4.2.
- •4.3. Конвейерный метод выполнения команд и направления его развития
- •4.4. Сегментная организация памяти и ее эволюция
- •4.5.Адресное пространство ввода – вывода
- •4.6.Программная модель микропроцессоров i8086/8088 и способы адресации
- •4.7. Описание системы команд 16-разрядного микропроцессора
- •4.8. Основные элементы программ на языке Турбо ассемблер
- •Контрольные вопросы и задания
- •5.Структурная организация современных микропроцессоров
- •5.1.Структура микропроцессора Intel Pentium 4
- •5.2.Структура микропроцессора amd Athlon
- •5.3.Гиперпотоковая технология организации вычислений
- •5.4.Эффективность многоядерной архитектуры микропроцессоров
- •5.5.Регистровые структуры 32-разрядных микропроцессоров
- •5.6.Регистровые структуры 64-разрядных микропроцессоров
- •5.7.Обобщенный формат команд и типы данных
- •Контрольные вопросы и задания
- •6. Организация памяти в микропроцессорных
- •Системах
- •6.1.Назначение, основные параметры и классификация видов памяти
- •6.2. Иерархическая структура памяти мс
- •6.3. Оперативные запоминающие устройства
- •6.4. Постоянные запоминающие устройства
- •7. Интерфейсы микропроцессорных систем
- •7.1. Назначение и функции интерфейсов
- •7.2. Принципы организации и классификация интерфейсов
- •7.3. Система интерфейсов компьютера
- •8.Способы обмена информацией между устройствами микропроцессорной системы
- •8.1. Программно – управляемый обмен и прямой доступ к памяти
- •8.2. Организация прерываний в мс
- •8.3. Циклы шины
- •9. Программируемый периферийный адаптер
- •9.1. Назначение, структурная схема и режимы работы программируемого периферийного адаптера
- •9.2. Управление работой программируемого периферийного адаптера
- •9.3. Примеры программирования периферийного адаптера
- •Признак pc7-pc4
- •Канал а Канал в
- •Контрольные вопросы и задания
- •10. Программируемый интервальный таймер.
- •Организация счета времени и событий
- •10.1.Назначение, структурная схема и программирование таймера.
- •10.2.Режимы работы таймера
- •10.3. Примеры программирования таймера
- •10.4. Организация счета времени и событий в мс
- •Контрольные вопросы и задания
- •Рассмотрим основные блоки программируемого связного адаптера.
- •11.2. Режимы работы связного адаптера
- •11.3. Управление работой и программирование связного адаптера
- •9.4. Особенности программирования асинхронных адаптеров коммуникационных портов компьютеров
- •11.5. Организация обмена между компьютерами по интерфейсу rs-232с
- •Контрольные вопросы и задания
- •Б иблиографический список
- •Список основных команд микропроцессора i8080
- •Список основных команд микропроцессора i8086/8088 и директивы языка Турбо Ассемблер
- •Основные директивы (псевдокоманды) языка
- •Турбо Ассемблер (tasm)
- •Типы символов в tasm
- •Команды передачи данных
- •Арифметические команды
- •Логические команды и команды сдвигов
- •Строковые или цепочечные команды
- •Команды передачи управления
- •Коды условий перехода (сс)
- •Команды управления микропроцессором
7. Интерфейсы микропроцессорных систем
7.1. Назначение и функции интерфейсов
При создании МС и их эксплуатации необходимо решать важную задачу объединения в единый комплекс (систему) различных функциональных модулей и устройств, используемых для обработки и хранения данных, для отображения информации, для связи с объектами и каналами передачи данных и т.п. Эта задача решается унифицированными системами сопряжения - интерфейсами МС.
Стандартным интерфейсом называется совокупность унифицированных аппаратных, программных и конструктивных средств, необходимых для реализации взаимодействия различных функциональных элементов в автоматических системах сбора и обработки информации при условиях, предписанных стандартом и направленных на обеспечение информационной, электрической и конструктивной совместимости указанных элементов (ГОСТ 23633 – 79).
О сновным назначением интерфейсов является унификация внутрисистемных и межсистемных связей функциональных элементов МС.
Понятие «интерфейс» - комплексное и может применяться как к системам в целом (например, системный и сетевой интерфейсы), так и к отдельным составным элементам систем: аппаратным средствам (аппаратный и физический интерфейсы), программному обеспечению (программный интерфейс), совокупности правил взаимодействия модулей МС (логический интерфейс) или человека – пользователя с компьютером (пользовательский или операторский интерфейсы). Структурная схема интерфейса показана на рис.7.1.
Проектирование стандартных интерфейсов выполняется на основе четырех взаимосвязанных принципов разработки современных МС: группового, агрегатирования, унификации и взаимозаменяемости.
Принцип группового проектирования заключается в создании ряда (семейства) функционально и конструктивно подобных устройств (модулей, систем) определенного назначения, соответствующих разнообразным условиям их использования. Основная задача группового проектирования – достижение максимальной универсальности и совместимости компьютеров, вычислительных систем и комплексов внутри проектируемого ряда (семейства).
Принцип агрегатирования (модульного построения) состоит в рациональном разделении системы (устройства) на совокупность более простых функционально и конструктивно законченных блоков (модулей) с целью совершенствования их технических характеристик, а также обеспечения высокопроизводительных способов производства и обслуживания. Модули нужной номенклатуры объединяются в нужных количествах с помощью интерфейса.
Принцип унификации заключается в минимизации номенклатуры составных блоков, устройств, модулей и связей между ними при условии рациональной компоновки и эффективного функционирования устройства или системы в целом. Интерфейс можно рассматривать как результат унификации связей и устройств сопряжения составных элементов МС.
Принцип взаимозаменяемости основывается на способности модуля выполнять в МС различные функции по его установке и подключению без дополнительной конструкторской доработки. Взаимозаменяемость является следствием унификации.
Основные функции интерфейса заключаются в обеспечении информационной, электрической и конструктивной совместимости между функциональными элементами системы.
Информационная совместимость – согласованность взаимодействий функциональных элементов системы в соответствии с совокупностью логических условий. Логические условия определяют: структуру и состав унифицированного набора шин; набор процедур по реализации взаимодействия и последовательности их выполнения для различных режимов функционирования; способы кодирования и форматы команд, данных, адресной и статусной информации; временные соотношения между управляющими сигналами, ограничения на их форму и взаимодействие. Логические условия информационной совместимости определяют структурную и функциональную схемы интерфейса. Для обеспечения информационной совместимости интерфейс реализует следующие функции: арбитража, синхронизации, координации, буферизации и преобразования формы представления информации.
Электрическая совместимость – согласованность статических и динамических параметров электрических сигналов в системе шин с учетом ограничений на пространственное размещение устройств интерфейса и техническую реализацию приемопередающих элементов. Условия электрической совместимости определяют: типы приемопередатчиков, их допустимую нагрузочную способность на резистивную и емкостную нагрузку; соотношения между электрическими и логическими состояниями сигналов и пределы их изменений; допустимую длину линий интерфейса и порядок подключения линий к разъемам; требования к источникам и цепям электропитания; требования к заземлению и помехозащищенности. Условия электрической совместимости влияют на такие параметры интерфейса, как скорость обмена данными, предельно допустимое число подключенных устройств, порядок их подключения и расстояние между ними, помехоустойчивость.
Конструктивная совместимость – согласованность конструктивных элементов интерфейса, предназначенных для обеспечения механического контакта электрических соединений и механической замены схемных элементов, блоков и устройств. Условия конструктивной совместимости определяют: типы соединительных разъемов и распределение линий связи внутри разъемов: конструкцию и размеры плат, каркасов, стоек; конструкцию кабельных соединений. Например, в системах управления технологическими процессами и телекоммуникационных системах широко применяются конструктивы Евромеханика.
Выполнение рассмотренных интерфейсных функций обеспечивается стандартами, разрабатываемыми международными и национальными организациями по стандартизации (например, International Standardization Organization – ISO, American National Standards Institute - ANSI), а также рекомендациями международных союзов, ассоциаций и комитетов (International Telecommunications Union – ITU, Institute of Electrical and Electronic Engineers – IEEE, Electronic Industry Association – EIA и др.). Стандарт на интерфейс устанавливает разумное соотношение между ограничениями на реализацию интерфейса и устройств сопряжения и возможностями варьирования тех или иных технических характеристик интерфейса с целью наиболее эффективного приспособления его к конкретной системе.