Структурная схема ЭВМ

         МП относится к числу программируемых устройств ЭВМ. МП, выполняющий последовательность микроопераций, обладает большей логической и функциональной гибкостью, чем жестко закоммутированные процессоры ЭВМ. Изменяя содержимое ПЗУ и ПЛМ, можно настраиваться на выполнение требований конкретной задачи. МП - комплект - это набор БИС, функционально сопрягаемых и применяемых для построения микроЭВМ.  В МП - комплектах К587, К588 устройство управления реализовано на основе ПЛМ. В МП - комплекте К580 имеется БИС, в которой реализован центральный процессор, устройство управления и РОН.

         Управляющая память, содержащая микропрограмму  из 78 команд, предусмотренных для данного МП, реализована на ПЛМ и находится в одной БИС с центральным процессором и устройством управления. В МП комплекте К589 устройство управления строится в виде микропрограммного управления на базе входящих в комплект БИС. Это позволяет реализовать потребителю требуемый ему набор команд.

         МП - комплекты К580, К586 содержат однокристальный МП. Однокристальные МП применяются в простейших устройствах цифровой автоматики и в качестве микроконтроллеров.

         Контроллер - устройство управления вводом - выводом. Многокристальные МП - комплекты КР1802 и секционированные КР1804 предназначены для построения микроЭВМ и систем быстродействующей автоматики. Серия К1806, построенная по КМОП - технологии широко применяется в радиотехническом оборудовании судов. Она имеет сопряжение с внешней памятью на жестких дисках с помощью контроллера, соединяющего 4 диска

Применение МП :

   1. Встроенные системы контроля и управления. МП встраиваются в оборудование, не комплектуются внешними устройствами и содержат спец. пульт управения  и ПЗУ управляющее программой

   2. Локальные системы накопления и обработки информации. Локальные - т.е. расположенные на рабочем месте системы накопления и обработки информации, осуществляющие информационное обеспечение специалистов и руководителей. Локальные системы, подключенные к большим ЭВМ с большим объемом памяти, что позволяет создать автоматизированную систему информационного обеспечения.

   3. Распределенные системы управления сложными объектами. В распределенных системах схемы обработки данных и МП располагаются вблизи источников информации (двигатели и т.д.). Они связаны  с центральной системой обработки и накопления данных.

   4. Распределенные системы параллельных вычислений. В том случае, если позволяет алгоритм решения задачи, несколько процессоров проводят выполнения данной задачи.

         МП и микроЭВМ используются в системах управления радиотехническим оборудованием судов. Микро ЭВМ решает навигационные задачи, распознает цели, решает оперативно - технические задачи, выполняет автоматическое слежение за целью и т.д.

14. ТИПОВАЯ СТРУКТУРА ОБРАБАТЫВАЮЩЕЙ ЧАСТИ МП

А - аккумулятор

СК - счетчик команд

РК - регистр команд

РАП - регистр адреса памяти

РДП - регистр данных памяти

         Процесс выполнения команды состоит из 2-х циклов: цикла выборки и исполнительного цикла. Цикл выборки начинается со считывания из счетчика команд номера ячейки ОЗУ, содержащей код команды. После считывания содержимое счетчика команд сразу увеличивается на 1. Номер ячейки ОЗУ передается через регистр адреса памяти и адресную шину в дешифратор ОЗУ.

         Дешифратор ОЗУ выбирает ячейку ОЗУ, содержащую код команды. Код команды считывается из ОЗУ и через шину данных передается в регистр данных памяти. Из регистра данных памяти код команды передается в регистр команд где он хранится до конца выполнения команды и через аккумулятор код команды передается в АЛУ. АЛУ анализирует код команды и если не нужно дополнительного обращения к памяти переходит к исполнительному циклу.

         Если же нужно дополнительное обращение к памяти, то МП переходит ко второму машинному циклу, который так же начинается с цикла выборки. МП запрашивает в ОЗУ дополнительные данные и выполняет команды.

         Команды могут выполняться за 1,2 или 3 машинных цикла. В каждом машинном цикле происходит только одно обращение к памяти. Выполнение команды происходит под управлением сигналов, вырабатываемых устройством управления. При выполнении команды АЛУ взаимодействует с РОН. РОН используются для кратковременного хранения операндов и результатов.

         Триггеры состояния сигнализируют о следующих состояниях МП: обнуление аккумулятора, содержимое знакового разряда, переполнение разрядной сетки, цифры переносов из 8-го и 4-го разрядов, содержимое разряда контроля на четность и нечетность. Адресная шина является однонаправленной, а шина данных - двунаправленной. СТЕК - особый вид памяти, расширяющий функциональные возможности МП. Например при выполнении прерывающей программы в СТЕК помещается номер команды возврата и результат выполнения последней команды перед переходом к выполнению прерывающей программы.

15. МИКРО ЭВМ НА БАЗЕ МП К580

         Чтобы построить микроЭВМ надо дополнить МП БИСами памяти, УВВ интерфейса, причем они должны сопрягаться с МП по входным и вых. сигналам, по принятому коду для данного МП. При выполнении программы, программа хранится в ОЗУ. Если набор действий МП при выполнении программы ограничен и однообразен, как например в системах управления станков с ЧПУ, то  программа хранится в ПЗУ. Если объем памяти ОЗУ недостаточен, то программа может хранится во внешнем запоминающем устройстве, например в магнитном носителе информации.

         Процесс выполнения программы МП связан с тактами генератора тактовых импульсов (ГТИ). МП работает в синхронном режиме. ГТИ создает две импульсных последовательности Ф1 и Ф2 амплитудой 12 В и частотой 2МГц. В такте t1 импульсной последовательности Ф1 счетчик команд МП посылает через шину адреса номер ячейки ОЗУ, ПЗУ или УВВ, содержащих код команды. В такте t2 МП ждет сигнал "готовности" от ОЗУ. Этот сигнал означает, что дешифратор ОЗУ выбрал нужную ячейку и код команды считан. Если сигнал "готовность" не приходит, то такт t2 повторяется до тех пор, пока сигнал не придет. В такте t3 МП принимает код команды и передает его в АЛУ. В такте t4 код команды анализируется и если ненужно дополнительное обращение к памяти, то в такте t5 команда выполняется. Если такое обращение необходимо, то тактом t4 заканчивается 1-й машинный цикл. Начинается 2-ой машинный цикл тактом t1, в котором происходит обращение к памяти. В такте t2 второго маш. цикла МП ждет сигнала готовности от ОЗУ и в такте t3 выполняет команду. В каждом машинном такте происходит только одно обращение к памяти. Последовательность Ф2 используется для формирования синхроимпульсов на фоне которых формируется строб состояния.

16. ФОРМАТЫ КОМАНД И СПОСОБЫ  АДРЕСАЦИИ

         Формат команды определяется разрядностью МП. У МП К580, который является 8-ми разрядным, однобайтовые команды имеют формат 8 разрядов, 2-х байтовые -16, 3-х байтовые -24. Команда должна содержать код операции, адрес первого и второго операнда, адрес результата, адрес следующей команды. МП К580 является 8-ми разрядным, поэтому необходимо сократить кол-во данных, содержащихся в коде команды. Один из операндов всегда помещается в аккумулятор, поэтому его адрес не указывается. Результат помещают по адресу одного из операндов, адрес тоже не указывают. Адрес следующей команды формируется добавлением единицы к содержимому счетчика команд, т.к. команда программы записывается в последовательных ячейках ОЗУ. Код команды должен содержать код операции и адрес 1-го из операндов. Кол-во операций значительно меньше чем кол-во команд. Это объясняется тем, что операнд может быть помещен в РОН, ячейку ОЗУ или содержится в самой команде. В МП К580 используются следующие способы адресации операнда:

         1. Прямая, при которой в коде команды указывается номер РОН, содержащего операнд:

         Первая команда - команда пересылки содержимого регистра D в регистр C . Регистры общего назначения: B, C, D, E, H, L, ячейка памяти М и аккумулятор А при обращении к ним имеют номера:

01 - код операции

001 - номер регистра С

010 - номер регистра В

         Вторая команда - сложение содержимого регистра D с содержимым аккумулятора и результат помещается в аккумулятор.

                         10000 - код операции

                         010 - номер регистра D

         2. Непосредственная адресация

Операнд указывается во втором, или во втором и третьем байтах команды.

   а. Сложение        ADI B1 11 000 110          А (A)+(B2)

                              B2 01 001 100                (B2)=4C (16)

   б. Пересылка      MVID B1 00 010 110       D (B2)

                                        B2 01 001 110       (B2)=4E (16)

   в. Загрузка          LXID  B1 00 010 011       D (B3); E (B2)

                                        B2 01 100 101       (B2)=65 (16)

                                        B3 10 100 101       (B3)=A5 (16)

         3. Косвенная адресация

В коде команды указывается номер регистра РОН, содержащего номер ячейки ОЗУ, содержащей операнд :

LDAX B 00 001 010    A  [(BC)]

STAX B 00 000 010  [(BC)] (A)

17. ЦЕНТРАЛЬНЫЙ ПРОЦЕССОРНЫЙ ЭЛЕМЕНТ К580

         МП К580 - однокристальный, 8-ми разрядный, основан на принципе управления жесткой логики. РОН В, C, D, E, H, L, устройство управления и операционная часть реализованы в одном кристалле. 6 регистров общего назначения и аккумулятор  являются программно доступными, т.е. при написании программы программист может к ним обращаться. Регистры W, Z и буферные регистры являются программно недоступными, т.е. они участвуют в выполнении программы, но программист к ним обратиться не может. РОН являются 8-ми разрядными. Если операции совершаются над 16-ти разрядными операндами, то РОН объединяются попарно. Регистры указателя стека, счетчик команд и регистр адреса являются 16-ти разрядными. Указатель стека содержит номер верхней занятой ячейки стека. При записи информации в стек содержимое указателя стека уменьшается на 1, а при считывании увеличивается на 1. Счетчик команд содержит номер ячейки ОЗУ, содержащей следующую команду. При считывании из счетчика команд номера ячейки команд содержимое счетчика увелич. на 1.

         Регистр адреса служит для передачи содержимого счетчика команд через шину адреса и буфер адреса в ОЗУ.

         Устройство управления содержит регистр команд, дешифратор команд и управляющее устройство, в которое входит ПЛМ, содержащая управляющую память.

Управляющая память содержит микропрограммы всех 78-ми команд для данного МП. АЛУ дополняется схемой десятичной коррекции для действий над двоично-

десятичными числами. При действиях над двоично - десятичными т.е. при использовании кода 8421 максимально допустимая комбинация 1001 (т.е.9), но при использовании 4-х двоичных разрядов максимально возможное число 1111 (т.е.15). Схема десятичной коррекции отнимает 6 и формирует цифру переноса в старший разряд. На управляющее устройство поступают последовательности Ф1 и Ф2 тактового генератора, сигнал готовности от ОЗУ, ПЗУ или УВВ к приему или передаче данных. Сигнал запроса на прерывание от внешних запоминающих устройств. Сигналы захвата, сброса так же формируются ВЗУ. МП формирует сигнал  разрешение прерывания и продолжает выполнять текущую команду и по окончании текущей команды МП переходит к удовлетворению запроса о прерывании. Сигнал ожидания, сформированный МП означает, что он ждет сигнала готовности от ОЗУ, ПЗУ или ВЗУ. Регистр признаков является 5-ти разрядным. Он сигнализирует о следующем состоянии МП - обнуление, переполнении разрядной сетки, содержимое знакового разряда, содержимое разряда контроля на четность - нечетность и формирование цифры переноса из 8-го и 4-го разряда.

18. СИСТЕМА СБОРА ДАННЫХ НА БАЗЕ МП К580

         Эта система предназначена для последовательного опроса 8-ми аналоговых датчиков и передачи информации в ОЗУ. Опрос датчиков преобразования аналоговой информации в цифровую, запись информации в ОЗУ производится под управлением МП.

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12