Входные данные Выходные данные

Рис. 2. Структурная схема операционного блока

Блок управления (рис. 3). Блок реализует функцию микропрограммного управления, т.е. формирует последовательность адресов, с помощью которых из памяти микропрограмм выбираются необходимые микрокоманды. Выбранная микрокоманда заносится в специальный регистр. Длина регистра микрокоманд составляет 32…64 разряда в зависимости от вычислительной мощности процессора.

Функционально разряды микрокоманды можно объединить в три основные группы:

• поле управления операционным блоком;

• поле анализа результатов выполненной операции в АЛУ;

• поле адреса следующей микрокоманды.

Следует отметить, что две последние группы используются в блоке управления при формировании следующего адреса.

Входные данные

Управление

Управление

Управление Управление

Выходные данные

Рис. 3. Структурная схема блока управления.

Основным элементом блока управления является микропрограммный счетчик, в котором хранится адрес следующей микрокоманды, и стековый файл (4 четырехразрядных регистра). При выполнении микропрограммы – последовательном считывании микрокоманд – содержимое счетчика увеличивается на единицу при каждом обращении.

Источником адреса следующей микрокоманды на выходе блока в зависимости от режима работы может быть:

• программный счетчик;

• стековый регистр;

• вспомогательный регистр;

• входные данные.

Источник выбирают с помощью четырехвходного мультиплексора. При выполнении микропрограммы на выход блока управления выдается содержимое программного счетчика. При выполнении команды перехода (условного или безусловного) на выход блока поступает содержимое вспомогательного регистра или данные со входа. После завершения подпрограммы или отработки прерывания на выход выдается адрес возврата, который был предварительно занесен в стековый регистр. При этом допускается четыре уровня прерывания программы, так как стековый файл имеет 4 регистр.

2. ОПИСАНИЕ УСТРОЙСТВА «МИКРОТРЕНАЖЕР МТ 1804».

Устройство предназначено для изучения основ микропрограммирования и принципов применения БИС микропроцессорного набора К1804.

Основные технические данные и характеристики:

1. устройство имеет 4 разряда данных;

2. устройство осуществляет потетрадно. индикацию 32-разрядных микрокоманд;

3. предельная частота функционирования устройства при работе от внутреннего генератора 1 МГц;

4. в устройстве обеспечивается коммутация генератора переключателем ВНЕШНИЙ – ВНУТРЕННИЙ;

5. устройство сохраняет работоспособность при отклонениях напряжения питания 5 В в пределах 5 %;

6. устройство сохраняет работоспособность при воздействии вибраций с частотой не более 25 Гц, амплитудой не более 0,1 мм;

Рассмотрим внутреннюю организацию и работу устройства (рис.4).

Узел управления Операционный узел

Работа Загрузка К контролируемым

цепям

Выходная шина данных

Шаг /

Автомат

Вход генератора

Рис. 4. Структурная схема устройства «МТ 1804»

Внутренняя организация устройства соответствует типовой архитектуре микроконтроллера, выполненного на базе МПК серии К1804. Функционально устройство делится на узел управления и операционный узел.

Узел управления содержит:

• блок управления адресом микрокоманды К1804ВУ1;

• микропрограммную память на шестнадцать 32-разрядных слов;

• 32-разрядный регистр микрокоманд;

• схему управления выборкой следующего адреса;

• переключатели адреса и данных;

• органы управления режимами загрузки в память и синхронизации.

Микропрограммная память выполнена в виде ОЗУ для обеспечения возможности ручного программирования.

Операционный узел включает в себя:

• центрального процессора К1804ВС1;

• регистр состояния;

• мультиплексоры;

• регистр выходных данных.

В устройстве применяются 32-разрядные микрокоманды. Формат микрокоманды показан в табл. 1.

Таблица 1

Функцион. назначение	Положение переключателя МУЛЬТИПЛЕКСОР
	7	6	5	4	3	2	1	0
Номер бита	31302928	27262524	23 222120	19 181716	15 141312	1110 9 8	7 6 5 4	3 2 1 0
Наименование бита	BR3BR2BR1BR0	Р3Р2Р1Р0	MS2 8 7 6	MS1 2 1 0	5 4 3	А3А2А1А0	В3В2В1В0	D3D2D1D0
Поле микрокоманды	Адрес перехода	Управление следующим адресом	Управление приемником результата	Источник операнда	CI АЛУ	А	В	DI

Примечание. DI – входные данные; В – адрес РОНaс помощью порта В; А – адрес РОНaс помощью порта А; АЛУ – код выполняемой операции; СI – входной перенос в АЛУ;MS1,MS2 – биты управления операциями сдвига; Р0 . . . Р3 – управление выборкой следующего адреса.

Устройство работает в пошаговом и автоматическом режимах. Внутренний тактовый генератор вырабатывает частоту 1 МГц. Предусмотрена возможность подключения внешнего источника синхросигнала. Устройство имеет три переключателя МУЛЬТИПЛЕКСОР, четыре переключателя ДАННЫЕ, четыре переключателя АДРЕС.

Кроме того, устройство содержит переключатель режимов ЗАГРУЗКА/РАБОТА; кнопку ЗАГРУЗКА; кнопку ПУСК (рис. 5).

Светодиодные индикаторы ДАННЫЕ предназначены для индикации текущей информации в 32-х точках схемы устройства. Коммутация точек подключения индикаторов осуществляется с помощью переключателей МУЛЬТИПЛЕКСОР. Верхнее положение переключателя соответствует логической единице, нижнее – логического нуля.

Светодиодные индикаторы позволяют контролировать содержимое регистра микрокоманд (РМК). Индикация осуществляется потетрадно. Номер тетрады, выводимой на индикацию, определяется положением переключателей МУЛЬТИПЛЕКСОР в двоичном коде.

Светодиодные индикаторы ПАМЯТЬ предназначены для контроля содержимого микропрограммной памяти (МПП). Адрес ячейки МПП задаются с помощью переключателей АДРЕС. Содержимое выбранного адреса выводится на индикацию потетрадно в соответствии с положением переключателей МУЛЬТИПЛЕКСОР (см. рис. 5).

Данные Микрокоманда Память

8 4 2 1 8 4 2 1 8 4 2 1

КР1804ВС1

БИС ЦП

+5В

Регистр выходных данных КС1804ИР1

Регистр состояния К531ИР19П

32-разрядный регистр микрокоманд.

8м/сх КС1804ИР1

Микропрограммная память на шестнадцать 32-разрядных слов. 8 м/сх К155РУ2

БИС управления Схема управления выборкой адреса К155РЕ3

адресом микрокоманды

КС1804ВУ1

Загрузка

8 4 2 1 8 4 2 1 4 2 1

Работа Пуск Адрес Данные Мультиплексор Загрузка

Рис. 5. Расположение элементов управления и индикации устройства МТ 1804

3. РЕЖИМЫ РАБОТЫ УСТРОЙСТВА «МИКРОТРЕНАЖЕР МТ 1804»

Устройство работает в двух режимах: ЗАГРУЗКАиРАБОТА. В режимеЗАГРУЗКАосуществляется ручное программирование МПП. Для работы в этом режиме необходимо выполнять следующие действия:

1. переключатель режимов установить в положение ЗАГРУЗКА;

2. переключателями АДРЕС набрать нужный адрес;

3. переключателями МУЛЬТИПЛЕКСОР установить номер тетрады (см. табл. 1);

4. переключателями ДАННЫЕ набрать код для записи в выбранную тетраду;

5. записать набранный код, нажав кнопку ЗАГРУЗКА;

6. проконтролировать записываемую информацию по светодиодным индикаторам ПАМЯТЬ;

7. повторить п. 1…6 для всех тетрад и ячеек МПП.

В режиме РАБОТАосуществляется выполнение записанной программы. Устройство выполняет программу по шагам или автоматически в зависимости от положения соответствующего переключателя. При выполнении программы по шагам синхронизация устройства осуществляется с помощью кнопки ПУСК. Однократному нажатию кнопки соответствует одна команда.

Для запуска программы необходимо осуществить начальную установку процессора, т.е. ввести в регистр микрокоманд микрокоманду, соответствующую стартовому адресу программы. Для этого необходимо после окончания загрузки программы:

1) установить переключателями АДРЕС значение стартового адреса;

2) нажать один раз кнопку ПУСК (при этом в РМК будет записана микрокоманда, соответствующая стартовому адресу программы);

Выполнение сдвиговых операций осуществляется в соответствии с табл. 2.

Таблица 2