Mikroprocesorių teorija
5 (100%) 1 vote

Mikroprocesorių teorija

1.Pagrindinės sąvokos ir apibrėžimai

Šiuolaikinės SVS yra kuriamos panaudojant MP.MP vadinamas elektroninis įrenginys,skirtas skaitmeninės informacijos apdorojami ir šio apdorojimo proceso valdymui.

Pagrindinės MP bruožas-visas skaitmeninės informacijos apdorojimo procesas valdomas programiškai.T.y.tas pas MP gali būt naudojamas skirtingiems valdymo uždaviniams spręsti keičiant tik jos valdymo programą.

F-niu požiūriu MP skirstoma į:

1. Operacinė dalis.

2. Valdymo dalis.

Operacinėje dalyje vykdomas operacijos (veiksmai) su dvejetainiais skaičiais naudojamas kodavimas 8421.

Valdymo dalyje formuojami valdymo signalai,skirti dvejetainiais skaičiais valdymui. Šiuolaikinės MP sudaro vieną ar keletas didelių integrinių schemų (DIS),kurių kristaluose formuojama MP schema(rezistoriai,tranzistoriai…). Jeigu MP sudaro 1 mikroschema,jie vadinami vienkristaliais. Jei keletas daugiakristaliais (sekcijiniais). Projektuojant MP sistemos naudojamas mikroprocesorinis komplektas (MPK). MPK vadinamas rinkinys (visuma,serija) mikroprocesorinių ir kitokių integrinių mikroschemų, kurios suderintas tarpusavy pagal technologinius parametrus. Šiuolaikinėse SVS mikroprocesorinis komplektas naudojamas projektuojant ir kuriant mikrokompiuterius,programuojamus valdiklius.

Mikrokompiuteriu (MK) vadinama skaitmeninės valdymo sistema (SVS),turinti:

1. Užbaigtą konstrukciją.

2. Autonominį (nuosavą) maitinimo šaltinį.

3. Informacijos įvedimo-išvedimo priemones.

4. Nuosavą programinį aprūpinimą.

Progruojami vardikliai (vardikliai) yra SVS‘os, turinčios šiuos pagr. požymius:

1. Vykdančios autonominio objekto valdymą pagal užprogramuotų valdymo algoritmą.

2. Turinčios savo sudėtyje MP‘ių (keletą MP)

3. Vykdančios valdymą realiame laike.

Pastaruoju metu plinta programuojamų valdiklių rūšis-progruojami loginiai valdikliai (PLV). Šie PLV paplitę visos veiklos srityse, pramonėje ir pan.

PLV vadinamas autonominis skaitmeninis elektroninis įrenginys,skirtas valdymo signalų (tiek diskretinių,tiek analoginių) priėmimui,jų apdorojami, naudojant logines operacijas (+,*,-,/),bei apdorotų signalų išvedimui.

PLV skiriasi tarpusavyje pagal įėjimų-išėjimų skaičių ir konstrukciją. Pagal konstrukciją PLV gali būti: kompaktiniai,kreiptiniai.

MPS vadinamos informacijos surinkimo ar kitokios specializuotos sistemos,turinčios:

1. Mikrokompiuteri (MK) ar kitokį įrenginį su MP.

2. Priemones, kurios suderina MPS‘os valdymo signalus su objektu valdymo signalais (Įėjimo-išėjimo signalų suderinimo pramonės)

3. Valdymo programa,saugojama atmintyje.

Bet kurią MPS sudaro dvi glaudžiai tarpusavy susijusios dalys:

1. Techninė dalis („geležis“)

2. Programinė dalis („protas“)

2.MIKROPROCESORIŲ PAGINDINĖS TECHNINĖS CHARAKTERISTIKOS

Pagrindinis bet kurios MPS elementas MP charakterizuojamas šiomis techninėmis CH:

1. MP tipas (vienkristaliai,daugiakristaliai)

2. MP gamybos technologija. Nuo jos priklauso MP greitaeigiškumas,suderinamumas su kitų tipų MP, MP kaip integrinės schemos elementų integracijos laipsnis(elementų kiekis kristale)

3. MP informacinio žodžio ilgis. Tai dvejetainio kodo bitų (skilčių) skaičius,kurį vienu metu gali apdoroti MP:2,4,8,16,32,64. 8 skiltys-1 baitas.

4. MP adresų magistralės skilčių skaičius. Pagal šį skaičių atminties ląstelių arba įvedimo-išvedimo irenginių. M-adresų magistralės linijų skaičius, tai MP gali adresuoti N=2m.Plačiausiai naudojamos 16 skilčių adresų linijos m=16,tada N=216=65536.

5. MP greitaeigiškumas,matuojamas 2 būdais:1) paprasčiausios operacijos(pvz.duomenų persiuntimo iš vieno registro į kitą) laiku;2)operacijų skaičiumi ,atliekamu per 1sek.

Mp greitaeigiškumas priklauso nuo gamybos technologijos ir taktinio dažnio. Kiekvienam MP nurodomas ribinis taktinis dažnis.

6. Maitinimo įtampa ir sunaudojama galia. Ši CH nurodo kiek įtampų reikalinga MP maitinimui, kokia galią sunaudoja MP. Pvz.: I8080 naudoja-5V,+5V, +12V (3 šaltiniai). Suvartojama galia neviršija 2W.

7. MP darbo aplinkos sąlygos: temperatūrų diapazonas (-60C+125C);drėgmė (santykinė drėgmė procentais); vibracijų diapazonas (matuojamas pagreičiu g=9,8 m/s20.

3.Mikroprocesinis sistemos organizacija ir architektūra

MPS organizacija suprantama šiais pagr.požymiais:

1. Techninių ir programinių priemonių struktūra(sudėtis)

2. Tarpusavio sąveika tarp techninių ir programinių priemonių.

3. Techninių ir programinių priemonių funkcinės savybės.

MPS yra sudėtinga daugelio lygių (pakopų) sistema,kur kiekviename lygyje yra tam tikra to lygio organizacija.

Žemiausias lygis-fizinė organizacija. Ją apibūdina MPS funkcinė schema ir principinė elektrinė schema. F-inė schema parodo,iš kokių fizinių mazgų ar elementų sudaryta MPS. Kiekvienas fizinis elementas apibūdina tam tikras MPS funkcionavimo savybes.

Aukštesnis lygis-MPS loginė organizacija. Loginė organizacija techninių priemonių lygyje apima atskirų MPS techninių mazgų tarpusavio ryšius (laikinės funkcionavimo diagramos) ,atskirų mazgų funkcionavimo algoritmus; Programinių priemonių loginė organizacija apima MPS programavimo aplinkas,programinės įrangos sudėtį,jos savybes.

Projektuojant MPS yra paskirstoma atskirai techninė dalis ir programinė dalis. Svarbu optimaliai parinkti santykį tarp šių dalių.MPS
architektūra suprantama kaip MPS funkcinės galimybės,naudojamos kuriant programas, perduodant ir priimant duomenis,kuomet MPS funkcionuoja tam tikru optimaliu būdu. T.y architektūra-techninių priemonių visuma, jų funkcinės galimybės.

MPS architektūrą apibūdina apibendrinta MP funkcinė schema:MP-mikroprocesorius.

SM-sisteminė magistralė.

AĮ-atminties įrenginys

Įv-Iš Į-įvedimo išvedimo įrenginys.

Pagrindinis elementas yra MP,kuris vykdo visas pagrin. MPS f-jas(valdymo). Ryšys tarp MP ir kitų MPS mazgų vyksta per sisteminę magistralę SM.Ją sudaro linijų visuma, kurios skirstomos į:

1. Adresų magistralė.

2. Duomenų magistralė

3. Valdymo magistralė

AM skirta adresavimui(adreso nurodymai) dvejetainio kodo pavidale. Dirbant MPS adresui nurodomi AĮ ar Įv-Iš Į ir pan. Įrenginys turi savo autonominį adresą.

DM naudojama duomenų perdavimui(rašymui) arba duomenų priėmimui (skaitymui). Duomenų perdavimas ir priėmimas-tai informacijos mainai.

VM naudojama valdymo signalams formuoti,kurie užtikrina informacijos mainus per duomenų magistralę.

AĮ(atmintinė) yra skirtas komandų,programos ir duomenų,reikalingų programai vykdyti,įsiminimui.

AĮ turi 2 rūšių atmintis:

1. Pastovioji atmintis

2. Operatyvioji atmintis.

Pastovioji atmintis išlieka nepakitus išjungus maitinimo įtampą (PA).

Operatyvioji atmintis (OA)-tai atmintis ,kuri išsitrina išjungus maitinimo įtampą.

Įv-Iš Į skirtas informacijos mainams tarp MPS ir išorinių objektų,kurie prijungiami prie MPS.Informacijos mainai tarp išorinio objekto ir MP vykdomi per Įv-Iš Į ir SM. Tačiau gali būti naudojamas tiesioginės informacijos mainų režimas,kuomet informacija perduodama ir priimama be MP pagalbos. Šiuo atveju informacijos mainų valdymą turi vykdyti Įv-Iš Į ir jie vyksta tarp AĮ ir ĮvžIš Į, ir per jį su išoriniu objektu.

Informacija per Įv-Iš Į perduodama ir priimama 2 pavidalais:

1. Lygiagretusis pavidalas

2. Nuoseklus pavidalas

NRK-nuoseklaus ryšio kanalas:

MP sisteminė magistralė atvira-prie jos gali būti jungiami ir kiti įrenginiai. Dažnai MPS naudojamas įrenginys yra realaus laiko skaičiavimo įtaisas (laikmatis)-taimeris. Jis jungiamas prie SM.

Bendru atveju MPS funkcionuoja taip:įjungus maitinimo įtampą MP iš AĮ pagal pradinį adresą (nulinį 0000H) skaito pirmą komandą. Ji dešifruojama MP, formuojami jai vykdyti reikalingi valdymo signalai , o komanda vykdoma. Po to MP skaito antrą komandą iš AĮ ir t.t.

Visos komandos vykdomos griežtai nuosekliai,viena paskui kitą. Kiekvienu laiko momentu apdorojama tik 1 komanda.

3. MPS pagrindiniai architektūrų tipai (pagal atminties organizaciją).

Pagal tai MPS skirstomos į:

1. Dž.fon Neimano

2. Harvardo laboratorijos (Prinstono universiteto)

Pagal (1) architektūrą programos kodai ir duomenys jai vykdyti talpinami vieningame atminties lauke ir nėra jokio skirtumo tarp komandos ir duomenų jai vykdyti. Komanda atskiriama nuo duomenų tik ją įvedus į MP. Pagal (2) architektūrą AĮ turi 2 skirtingas atminties sritis,kuriose atskirai saugojamos programos ir atskirai duomenys jai vykdyti. Komandos,kurių visuma sudaro programą,saugojamos kodų segmente CSEG, o duomenys saugojami duomenų segmente DSEG. Jos yra griežtai atskirtos ir kreipimasis į jas vyksta skirtingais būdais.

3. tipas plačiausiai paplitęs paskutinės kartos MP ir turi šiuos pagr.privalumus:

1) labai supaprastėja komandų sistema;

2) komandų sistemos komandos tampa žymiai efektyvesnės:viena komanda vykdoma greičiau ir gali atlikti daugiau funkcijų.

Toliau vystantis atminties organizacijai,buvo suformuota speciali atminties sritis-registrų segmentu RSEG.

RSEG-tai tam tikras atminties ląstelių rinkinys,skirtas tam tikro riboto informacijos skaičiaus saugojimui ir labai greitiems informacijos mainams.RSEG talpinamas pačiame MP.RSEG struktūra priklauso nuo konkretaus MP tipo.

Infor. mainams su išoriniais įrenginiais išskiriama speciali atminties sritis-įvedimo išvedimo segmentu IOSEG (Input-Output seg.). Per šią atminties duomenys perduodami ir priimamai iš išorinių įrenginių. IOSEG, per kurį vyksta inf. mainai, paskirtis gali būti dvejopa:

1) jame talpinami duomenys,priimti iš išorinio įrenginio.

2) —-//—-,skirti perdavimui į išorinį įrenginį.

MPS atmintis gali būti organizuota naudojant IOSEG dvejopai:

1. Su „izoliuota“ IOSEG.

2. Su bendru „IOSEG“

1 atveju IOSEG valdomas atskiromis komandomis. 2 atveju į IOSEG galima kreiptis kaip ir į atminties ląstelę.

Grafiškai atminties organizaciją galima pavaizduoti taip:

a) b)

1)Neimano

a) b)

2) Harvardo labor.

5.MPS ATMINTIES ORGANIZAVIMAS

MPS atminties įrenginys naudojamas programos komandoms ir duomenims,reikalingus programai vykdyti,saugoti programiniu požiūriu.atminties įrenginys (AĮ) yra laikomas-atminties lauku.

Atminties lauką dažniausiai sudaro tiesinė seka atminties ląstelė ir tokia atmintis-tiesinės organizacijos atmintimi.Kiekvienos atminties ląstelė turi savo numerį ir vadinama jos adresu.

Atminties ląstelių skaičius priklauso nuo MP adresų magistralės linijų skaičiaus. Esant m linijų skaičiui,MPS yra 2m atminties ląstelių. Atminties ląstelių adresai dar vadinami atminties adresų lauku. Bendru atveju atminties laukas yra nuo 0…2m-1,m=16,18,20,24,32.

Kiekviena atminties ląstelė saugoja tam tikrą
vienetų,dažniausiai 8 bitus(1 baitą). Tokia atmintis,kurios atminties ląstelės turi talpą 1 baitą (B),vadinami baitinės organizacijos atmintis.

MPI8080 atminties įrenginys lauką galima pavaizduoti grafiškai.

Atminties laukas sudarytas iš baitinių atminties ląstelių. Kur kiekvienoje ląstelėje yra saugomas duomenų baitas (DB), DB sudarytas iš 8 bitų, kurie kinta nuo D7…D0. Baitas skirstomas į 2 dalis:

1.D3…D0 – jaunesnioji tetrada;

2.D4…D7 – vyresnioji tetrada.

Kartais 2 baitai apjungiami ir sudaro vieningą informacijos vienetą, vadinamą duomenų žodžiu (DW).

DW=DBH+DBL;

DBL – jaunesnysis baitas; DBH – vyresnysis baitas.

Komandose nurodant DW, nurodomas jaunesniojo baito DBL adresas. Atminties ląstelėje saugojama informacija dar kartais vadinama komandiniu objektu.

Jį sudaro komanda ir jai vykdyti reikalingi duomenys, kurie vadinami operandais.

6.Programa,komanda,komandinis ciklas

MPS bet kuriuo laiko momentu vykdomi šie veiksmai:

1.Duomenų arba informacijos įvedimas.

2.Informacijos apdorojimas

3.Duomenų išvedimas

Visi šie veiksmai vykdomi pagal programą, kuri talpinama atminties įrenginyje.

Programa – tai nuosekli komandų seka. Programos vykdymas – tai nuoseklus komandų vykdymas.

Komanda vadinama pilnai užbaigtas elementarus veiksmas, kurį atlieka MP.Komanda charakterizuojama šiais požymiais:

1.Duomenų naudojimui komandai vykdyti tipai

2.Komandos veiksmo tipas (h atlieka komanda);

3Duomenų reikalingų vykdyti komandas šaltinis.

4.Rezultato gauto vykdant komandą, talpinimo vieta.

5.Kitas komandos iškvietimo adresas (šaltinis).

Kiekviena komanda saugojama AĮ, koduotame pavidale.Šių komandų visuma koduotame pavidale ir sudaro programą, pagal kurią dirba MPS.Kodai, kurie saugojami AĮ –mašinų kodai.

Komandinis ciklas – tai laikas, per kurį atliekama 1 komanda. Komandinis ciklas skirstomas į:

1.Išrinkimo fazę.

2Vykdymo fazę.

Komandų vykdymo ciklą galima atvaizduoti grafiškai:1.Išrinkimo fazė. Visoms komandoms ji vienoda. Šioje fazėje iš AĮ pagal adresą, kuris nurodomas programiniame skaitiklyje, komanda skaitoma ir talpinama komandų registre. Kartu PC turinys didinamas 1 arba 2.

2.Vykdymo fazė. Ji skirtinga kiekvienai komandai, priklausomai nuo komandos tipo. Šioje fazėje atliekami 2 pagrindiniai veiksmai:

1)komandos kodo, patalpinto IR dešifravimas;

2)valdymo signalo formavimas pagal dešifravimo rezultatą;

3)komandos vykdymas.

2 veiksmas vykdymo fazėje apima tokius procesu:

1.Duomenų skaitymas iš AĮ arba ĮIĮ.

2.Duomenų rašymas į AĮ ar ĮIĮ.

3.Matematinės operacijos.

4.Loginės operacijos.

5.Perėjimas iš vienos programos į kitą.

6.Keičiant PC.

Pabaigus vykdymo fazę procesas kartojamas, skaitoma eilinė komanda iš AĮ.

Ypatinga komanda HALT, kuri nutraukia komandinio ciklo eigą ir MP pereina į laukimo būseną.

Visumoje MPS veikia taip:įjungus maitinimo įtampą (nuspaudus pradinio nustatymo mygtuką), išvalomas programinis skaitiklis PC=0000H. Šis adresas vadinamas startiniu adresu, pagal kurį skaitoma pirmoji programa iš AĮ. Vykdoma išrinkimo fazė. Komanda dešifruojama ir atliekami tam tikri veiksmai, būdingi dešifruotai komandai.Skaitoma antroji iš eilės komanda ir procesas kartojamas.

7.MPS sisteminė magistralė (SM).SM tipai

MPS informacijos mainai tarp MP ir AĮ bei ĮIĮ įvyksta per ryšių linijų visumą, kuri vadinama sistemine magistrale (SM).SM linijos grupuojamos pagal funkcinę paskirtį į šias grupes:

1.Adresų linijos – adresų magistralė (AB)

2. Duomenų linijos – duomenų magistralė (DB)

3.Vykdymo linijos – valdymo magistralė (CB)

MPS, priklausomai nuo šių magistralių skaičiaus, naudojamos 2 tipų sisteminės magistralės:

1.Trijų magistralių sisteminės magistralė (I80808)

2.Dviejų magistralių SM(I8085).

1.Trijų magistralių SM (I8080). AB vienakryptė ir naudojama AĮ arba ĮIĮ adresų nustatymui (adresavimui). Linijų skaičius priklauso nuo MP naudojamo MPS. I8080 turi 16 linijų.

AB=ADRH+ADRL; adresai nuo A15…A0.

ADRH – A15…A8; ADRL – A7…A0.

DB- dvikryptė, t.y, duomenys perduodami ir priimami, ir naudojama duomenų įvedimui ar išvedimui. I8080 turi 8 linijas D7…D0. CB- dvikrypte, linijų signalai perduodami į MP arba iš MP. CD naudojama duomenų mainų procesui aptarnauti. Šioje magistralėje yra formuojami valdymo signalai, naudojami dirbant MPS kai vykdoma eilinė komanda.

2. Dviejų magistralių SM (I8085).Magistralė turi bendrą adresų ir duomenų magistralę ADB. Čia ADB skirtingais laiko momentais yra perduodamas adresas ir duomenys. Pradedant komandinį ciklą, pradžioje ADB magistralėje formuojamas adresas. Adreso fiksavimui išoriniame adresų registre naudojamas specialus valdymo magistralės CB signalas ir jo atitinkama linija ALE. Šiam signalui kintant iš loginio 1 į loginį 0 adresas suformuotas ADB turi būti fiksuojamas išoriniame adreso registre. Kai signalas ALE=0, ADB magistralėje formuojami duomenys arba jie skaitomi. Signalas ALE naudojamas ADB funkcijoms atskirti; kai ALE=1, ADB atlieka AB funkcijas, o kai ALE=0, ADB atlieka OB funkcijas. Pagal adresų registro vietą MPS, galimos šios MPS schemos:

1. Su vietiniais adresų registrais.

2. Su bendru adresų registru.

Pagal 1 schemą AĮ, ĮIĮ turi atskirus adresų registrus, kuriuose fiksuojami adresai. 2 schemoje su bendru registru:

komandinį ciklą magistralėje ADB formuojamas adresas laiko momentu t1, kintant signalui ALE iš 1 į 0, adresas fiksuojamas adresų registre. Toje pačioje magistralėje formuojami duomenys (jei vykdomas rašymo ciklas ar duomenys įvedami, jei vykdomas skaitymo ciklas) laiko momentu t2. Skaitymui rašymui naudojami strobavimo signalai.

8. Sisteminės magistralės darbo ciklai

Programiniu požiūriu komanda – elementarus ir nedalomas veiksmas kurį atlieka MP. Tačiau techniškai bet kuri komanda susideda iš 1 arba kelių elementarių veiksnių, kuriuos atlieka MP vykdydamas komandą. Kiekvienas MP turi tam tikrą ribotą skaičių elementarių veiksnių, kurie vadinami tipiniais veiksniais. Kiekvienas tipinis veiksmas, kurį atlieka MP, susijęs su kreipimusi i sisteminę magistralę (SM). Šie tipiniai veiksmai vadinami SM darbo ciklais. Priklausomai nuo MP, jo komandų sistemos, gali būti įvairūs SM darbo ciklai. Tačiau bet kurioje MPS galima išskirti šiuos pagrindinius darbo ciklus:

1. skaitymo darbo ciklas

2. rašymo darbo ciklas

3. specialūs darbo ciklai iš kurių pagrindiniai yra:

a. pertraukties darbo ciklas

b. tiesioginių info mainų darbo ciklas

c. paleidimo darbo ciklas

d. sustojimo darbo ciklas

Kiekvienas iš šių darbo ciklų yra aptarnaujamas naudojant tam tikrus vykdymo signalus, kurie formuojami valdymo magistralėje. Pagrindiniai valdymo signalų rinkiniai yra 2 rušių:

Pirmas rinkinys

1. MRDC (memory read command)

2. MWTC (memory write command)

3. IORC (input/output read command)

4. IOWC (input/output write command)

5. PSEN (programm segment enable)

Antras rinkinys

1. RD read

2. WR write

3. M/ memory/input output

4. COD code

Visus šiuos valdymo signalus galima suskirstyti į 2 grupes: sinchronizacijos arba strobavimo signalai – tai dinaminiai signalai kurių poveikis pasireiškia kintant iš 1 į 0; valdymo signalai – potencialiniai loginai signalai, kurių poveikis pasireiškia tam tikram loginiam lygiui.

1 grupės signalų paskirtis

MRDC atminties skaitymo strobalinis signalas

MWTC atminties rašymo strobalinis signalas

IORC įvedimo išvedimo įrenginio skaitymo strobalinis signalas

IOWC įvedimo išvedimo įrenginio rašymo strobalinis signalas

PSEN programinio segmento atminties skaitymo strobalinis signalas

2 grupės signalai

RD skaitymo strobalinis signalas, naudojamas tiek atminčiai, tiek ĮIĮ skaityti

WR rašymo strobalinis signalas.

M/ atminties arba ĮIĮ valdymo signalas potencialinis. Kai šis signalas =1, valdomas atminties įrenginys, kai =0 – ĮIĮ.

COD valdymo signalas naudojamas kodų segmento valdymui.

Atminties įrenginys valdomas šiais signalais

MRDC MWTC, RD WR, kai M/ =1

ĮIĮ valdomas šiais signalais

IORC IOWC, RD WR, kai M/ =0.

9. Sistemines magistralės skaitymas

SM skaitymo darbo cikle dirba tuomet kai vykdo įvairias skaitymo operacijas. Skaitymo operacijos yra šios:

1. duomenų ir komandų skaitymas iš atminties įrenginio

2. duomenų skaitymas iš ĮIĮ

3. komandų skaitymas iš ĮIĮ programų pertraukties atveju

4. duomenų skaitymas iš ĮIĮ dirbant MP tiesioginių info mainų

Laikinės funkcionavimo diagramos esant 3 sisteminių magistralių yra šiosPradedant skaitymo operacija MP adresų magistralėje formuoją adresuojamo elemento adresą. Iš kurio bus vykdoma skaitymo operacija. Vienu metu gali būti skaitomas tik vienas elementas. Duomenų magistralėje DB adresuotas elementas formuoja duomenis kurie bus įvedami į MP (skaitomi). Skaitymo procesą lydi valdymo signalas formuojamas valdymo magistralėje. Šiam skaitymo signalui kintant iš loginio 0 į loginį 1 (laiko momentu t1) duomenys fiksuojami MP vidiniuose registruose.

Laikinės funkcionavimo diagramos esant dviejų magistralių sisteminei magistraleiDviejų magistralių atveju adresai ir duomenys perduodami per tą pačią ADB magistralę. Pradedant skaitymo operacija ADB magistralėje formuojamas adresuojamo elemento adresas. Šiam adresui įsiminti išoriniame registre formuojamas valdymo signalas ALE, kuriam kintant iš loginio 1 į 0 (laiko momentu t1) adresas įsimenamas adresų registre. Minėtu laiko momentu skaitymo strobavimo signalas =1. ADB magistralėje adresuotas elementas turi formuoti skaitomus duomenis. Duomenys skaitomi adba įvedami į MP laiko momentu t2, kai skaitymo signalas kinta iš loginio 0 į 1 lygį. Šiuo momentu skaitomi duomenys įsimenami vidiniuose MP registruose.

10. Sisteminės magistralės rašymo darbo ciklas

SM rašymo darbo ciklas vyksta tada kai duomenys perduodami iš MP į kitus MPS elementus. Rašymo operacijos vykdomos šiais atvejais:

1. rašant duomenis į atminties įrenginį

2. rašant duomenis į ĮIĮ

3. rašant duomenis į IĮI tiesioginių info mainų darbo režime

laikinės funkcionavimo diagramos dirbant SM rašymo režime yra analogiškos skaitymo diagramoms, tačiau naudojami kiti rašymo signalai. Rašymo darbo metu naudojami šie strobavimo signalai: WR, MWTC, IOWC. 1 signalas nudojamas rašnat į AĮ arba ĮIĮ, kai naudojamas valdymo signalas M/ . 2 signalas naudojamas rašant į AĮ. 3 naudojamas rašant į ĮIĮ. Rašymo darbo ciklo metu, pirmosios kartos MP komplekto elementai naudoja rašymo strobavimo signalus kurie fiksuoja duomenis, kai signalo lygis lygus loginiam 0. antrosios kartos elementai priima rašomus duomenis tik rašymo strobavimo signalui kintant iš 0 į 1. pastariesiems naudojamas prierašas A raidė.
Tai gali būti AWR, AMWTC, AIOWC.

11. SM pertraukties darbo ciklas

dirbant MPS joje gali kilti įvikiai, situacijos, kurios reikalauja tam tikrų veiksmų, t.y.:

1. pagrindinės darbo programos laikino nutraukimo ir grįžimo į pagrindinės programos adreso įsiminimo;

2. papildomos programos (paprogramės) vykdymo;

3. grįžimo į pagrindinę programą jos nutraukimo vietoje.

Įvairūs procesai gali kilti MPS viduje arba išorėje ir šie procesai iš anksto nėra žinomi ir todėl negali būti programuojami pagrindinėje programoje. Toks laikinas pagrindinės programos nutraukimas vadinamas pertraukties darbo režimu ir naudojamas tais atvejais kai iš anksto nėra žinomas įvykio atsiradimo momentas. Techninės programų priemonės naudojamos pagrindinės programos nutraukimo atveju vadinamos pertraukties organizavimo sistema.

Programa kuri yra vykdoma pertraukties režimu vadinama pertraukties aptarnavimo paprograme. Pertraukties metu yra generuojami specialūs signalai IRQi, i=1,2,3… (interrupt request). Šie signalai vadinami radialinės pertraukties reikalavimo signalais. Šiuos signalus generuoja MPS elementas kuris reikalauja pagrindinės programos pertraukties. MPS gali būti ne vienas, bet daug elementų kurie reikalauja pertraukties. Be to pertraukties reikalavimai gali ateiti iš kelių elementų vienu metu. Todėl pertraukties sistemoje naudojamas valdymo siganals INTR (interrupt) kuris patenka į MP atitinkamą įėjimą. Šis signalas vadinamas vektorinės pertraukties reikalavimo signalu. INTR signalas patekęs į MP iššaukia specialų sisteminės magistralės pertraukties darbo ciklą. Šis ciklas pasižymi šiais ypatumais.

1. pagal signalą IRQi vienareikšmiškai yra nustatomas pertraukties reikalavimo šaltinis (adresas);

2. vykdomas skaitymo darbo ciklas kurio metu informacija apie pertraukties šaltinį įvedama į MP;

3. skaitymo procesas vyksta analogiškai kaip ir duomenų skaitymo atveju, tačiau strobavimui naudojamas specialus signalas INTA (interrupt acknowledge), kuris vadinamas pertraukties patvirtinimo signalu.

Visi pertraukties procese naudojami signalai IRQi, INTR, INTA turi savo atskiras linijas valdymo magistralėje. Pertraukties proceso metu duomenys iš pertraukties aptarnavimo paprogramės į pagrindinę programą perduodami per atminties sritį įvedimo išvedimo segmentą IOSEG. Todėl pertraukties sistema yra dalis įvedimo išvedimo sistemos.

12. SM darbo režimai

MPS SM gali dirbti dviem režimais: sinchroniniu ir asinchroniniu.

Sinchroninio režimo darbo metu pagrindiniai SM darbo ciklai (skaitymo, rašymo, specialūs) vykdomi sinchroniškai pagal valdymo signalus kuriuos formuoja MP. Visų strobavimo signalų trukmės, jų tarpusavio seka laike griežtai nustatoma MP.

Asinchroninio darbo režimo metu valdymo magistralėje yra formuojamas specialus valdymo signalas turintis pavadinimą XACK (exchange acknowlegde), kuris naudojamas info mainų proceso suderinimo su elementais, kurie dalyvauja info mainuose. Šį signalą, vadinamą info mainų pasiruošimo signalu, formuoja MPS elementas su kuriuo vykdomi info mainai dirbant SM asinchroniniame darbo režime. Kai elementas nėra pasiruošęs info mainams, jis formuoja signalą XACK=0 ir MP pereina į laukimo būseną tol, kol XACK=0. kai tik elementas pasiruošia info mainams jis perduoda signalą XACK=1 ir MP baigia info mainų procesą. Signalo XACK kitimo logika MPS gali būti dvejopa:

1. būdingas didelėms MPS, kai signalas XACK prieš info mainų pradžią ir pabaigoje lygus 0;

2. signalas XACK prieš ir oi lygus 1.

Pirmasis atvejis yra klasikinis signalo kitimo atvejis ir jo laikinė funkcionavimo diagrama yraCLK – SM sinchronizacijos signalas.

Prasidėjus info mainų procesui, kai skaitymo ar rašymo strobavimo signalas pasikeičia iš loginio 1 į 0 laiko momentu t1 yra kontroliuojamas signalas XACK. Jei laiko momentu t1 XACK=0 tai elementas su kuriuo vyksta info mainai nėra pasiroušęs, todėl MP pereina į laukimo būseną kurią simbolizuoja signalas WAIT=0. Kintant CLK iš 1 į 0 pagal užpakalinį frontą visą laiką tikrinamas signalas XACK. Kol XACK=0 tol procesas vyksta laukimo būsenoj. Laiko momentu t2 formuoja signalą XACK=1 yra baigiamas info mainų procesas, t.y. duomenys skaitomi arba rašomi laiko momentu t4 išorinis elementas vėl grąžina signalo XACK pradinį stovį, o MP baigia laukimo būseną.

Antruoju atveju laikinės funkcionavimo diagramos yra šios:Šiuo atveju signalo XACK reikšmė prieš ir po info mainų yra =1. labai svarbu, kad pirmojo tikrinimo metu t1, kai elementas nėra pasiruošęs info mainams. Procesas laiko momentu t3 baigiamas ir MP baigia laukimo būseną. Signalas WAIT=0 laiko momentu t4. Tokia signalo XACK kitimo logika leidžia maksimaliai supaprastinti šio signalo formavimo schemą ir naudojama nedidelėse MPS.

13. Tipinės MPS struktūros

pagal apibendrintą MPS funkcinę schemą pagrindiniai elementai (MP, AĮ. ĮIĮ) yra atskiros sistemos, žemesnio lygio posistemės, kurios turi savo struktūrą ir sudėtį. Šiuolaikinės MPS projektuojamos kaip atskiri moduliai, t.y. MP modulis, AĮ modulis, ĮIĮ modulis. Modulis tai savarankiškas MPS elementas, fiziniame lygyje tai atskira spausdintinė plokštė, turinti standartinius gabaritus. MPS moduliai tarpusavyje jungiami naudojant SM. SM yra atvira, t.y. prie jos be standartinių modulių gali būti prijungiami ir kiti naujai sukurti moduliai.
yra standartizuotos ir jų linijų rinkinys yra apibrėžtas standartais. Projektuojant MPS yra naudojamas universalus modulinis magistralinis principas. T.y. sistemą sudaro atskiri savarankiški moduliai jungiami prie bendros SM.Pagal apibendrintą modulinės magistralės sistemos funkcinę schemą pagrindinis yra MP modulis, kuris valdo ir koordinuoja visos sistemos darbą. Atskiroje posistemėje, AĮ modulyje, galima išskirti PA ir OA. PA yra saugoma darbo programos ir ji yra didelės talpos. OA saugojami kintamieji dydžiai ir jos talpa nedidelė. Įv-Iš posistemėje galima išskirti šiuos pagrindinius elementus:

1. paprasčiausiu atveju ĮIM gali sudaryti atskiri adresuojami registrai kartu su buferinėmis schemomis. Tokie registrai vadinami portais (P0, P1…);

2. sudėtingesniais atvejais portai yra apjungiami į blokus, kurie pilnai programiškai valdomi ir sudaro periferinius adapterius. Jie projektuojami kaip atskiros didelės integrinės schemos, kurios pilnai programiškai valdomos. Tokie adapteriai turi tam tikra skaičių darbo režimų, kuriuos galima programuoti;

3. sudėtingais atvejais, kai info mainai vyksta pagal sudėtingus protokolus įvairiose ryšių komunikacinėse priemonėse, naudojami įtaisai sudaryti iš keleto periferinių adapterių ir vadinami periferiniais kontroleriais. Dažniausiai periferiniai kontroleriai turi savo MP, kuris vadinamas koprocesoriumi ir užtikrina info mainus pagal programuojamus algoritmus.

Prie SM gali būti jungiami ir papildomi moduliai atliekantys tam tikras specifines vartotojui reikalingas nestandartines funkcijas. Daugeliui info mainų funkcijų yra sukurtos didelės integruotos integrinės schemos ir belieka pasirinkti. Nuosekliems info mainams sukurta nuosekliojo ryšio adapteris. Realaus laiko matavimui įvairiausių impulsų dažnio matavimui SM pertraukties darbo ciklo organizavimui.

Pagal atskirų modulių prijungimą prie SM galima išskirti šias pagrindines struktūras:

1. magistralinė kaskadinė struktūra;

2. magistralinė radialinė struktūra.SMV – sisteminės magistralės valdiklis.

Šioje struktūroje SMV dažniausiai turi savo MP, kuris skirtas info mainų suderinimui tarp SM ir SMV. Info mainų proceso pagrindinis suderinimo principas yra atskirų portų reikšmingumo prioritetinė eilė. SMV info mainų srautą valdo priklausomai nuo porto reikšmingumo ir užtikrina duomenų perdavimą tarp MP modulio ir atskirų portų.Šioje struktūroje SMV atlieka tas pačias funkcijas kaip ir ankščiau. Tačiau portai radialinės struktūros.

Nepriklausomai nuo struktūros bei kurioje sistemoje info mainai vyksta tik su 1 sistemos elementu. Tas elementas su kuriuo vyksta info mainai yra vadinamas aktyviu elementu ir aktyvus gali būti tik tas vienas elementas. Sudėtiniais atvejais, kai prie SM prijungta daug įvairiausių modilių, kurie turi savo MP ir sudaro atskiras žemesnio lygio posistemes, bendra SM turi būti paskirstyta tarp atskirų modulių. SM paskirstymas atliekamas pagal šiuos principus:

1. SM užėmimo reikalavimo eilė;

2. atskirų modulių reikšmingumo prioritetinė eilė.

Sudėtingais atvejais info mainų tarp SM organizavimą vykdo specialūs įtaisai vadinami SM arbitru. Šis įtaisas dažniausisi savo sudėtyje turi MP kuris pagal tam tikrą algoritmą paskirsti info mainus tarp atskirų sistemos modulių.

14. MPS su MP i8080 struktūra

Šios MPS struktūrą lemia MP i8080, kuris turi šiuos pagrindinius parametrus: taktinis dažnis ≤2,5 MHz; greitaeigiškumas esant šiam dažniui reg↔reg 1,6μs, reg↔atm 2,8μs; maitinimo šaltinis +5V≤70mA, +12V≤50mA, -5V≤1mA; gamybos technologija n-MOP; tranzistorių skaičius apie 5000; išvadų skaičius 40; išvadų žingsnis 2,5mm.

MPS su MP i8080 struktūrą apibūdina jo funkcinė schema.MPS sisteminė magistralė sudaryta iš 3 tipų magistralių: AB adresų magistralė, DB duomenų magistralė, CB valdymo magistralė.

AB – vienintelė turinti 16 linijų, todėl galinti adresuoti bendru atveju 216 elementų arba 26*210=64k k=210=1024.

DB – dvikryptė per kurią vienu metu galima perduoti abiem kryptimis 8 bitų arba 1 baito duomenis.

CB – turinti 10 linijų ir joje formuojami info mainus aptarnaujantys valdymo signalai.

MPS atmintie įrenginys valdomas šiais signalai: adreso linijos ADR, duomenų linijos 1 baitas, strobavimo signalai (MWTC, MRDC). Atmities organizacija yra vieno tipo, t.y. turi bendrą kodų ir duomenų segmentą (CSEG, DSEG).

ĮIĮ naudoja izoliuotą IOSEG kurio talpa 28=256. MP komandų sistemoje yra specialios komandos kurios valdo ĮIĮ. Šis įrenginys valdomas šiais signalais: 8 adreso linijos, 8 duomenų linijos, 2 strobavimo linijos (IOWC, IORC).

MPS gali būti plečiama prie SM jungiant papildomus modulius. Bet kuriuo laiko momentu dirbant MPS aktyvus yra tik 1 sistemos elementas. MP i8080 valdo ir koordinuoja visų sistemos elementų darbą.

15. MP i8080 registrų segmentas

MP i8080 registrų segmentas yra patalpintas jo viduje. Šį segmentą sudaro tam tikras specifinis būdingas šiam MP registrų rinkinys, kuris naudojamas kaip greitaeigė atmintis vykdant komandas. MP i8080 registrų segmentą galima pavaizduoti grafiškai.A – vadinamas akumuliatoriumi, tai registras kuris naudojamas visose aritmetinėse bei loginėse komandose, taip pat įvedant arba išvedant duomenų baitą. Šis registras yra 8 bitų talpos ir naudojamas aritmetinėse bei
komandos vieno iš duomenų bei komandos rezultato saugojimui.

F – požymio registras naudojamas fiksuojant veiksmo požymį. Šiame registre fiksuojami 5 požymiai. T.y. CY (carry) perkėlimo arba skolinimosi iš vyriausio skilties D7 požymis nustatomas atliekant aritmetines bei logines komandas. Kai CY=1 požymis nustatytas. P – parteto požymis, parodo, kad operacijos rezultatas patalpintas į akumuliatorių lyginį, kai P=1 ir nelyginį kai P=0 vienetų skaičių. AC – pagalbinis perkėlimo požymis, nustatomas kai yra perkėlimas iš 3-čios skilties D3 į ketvirtą D4. šis požymis kontroliuojamas dažniausiai vykdant veiksmus su dvejetainiais dešimtainiais skaičiais. Z – nulinio rezultato požymis, kai =1 tai 0 rezultatas. S – ženklo požymis parodantis koks veiksmo rezultatas. Jeigu teigiamas tai S=0, kai neigiamas S=1.

Šiuo metu Jūs matote 51% šio straipsnio.
Matomi 4504 žodžiai iš 8793 žodžių.
Siųskite sms numeriu 1337 su tekstu INFO MEDIA (kaina 1,45 €) ir įveskite gautą kodą į laukelį žemiau:
Kodas suteikia galimybę atrakinti iki 100 straispnių svetainėje ir galioja 24 val.