Устройство микропроцессорных систем (стр. 2 из 2)
16 (CS)-вход выбора микросхемы (прямой статический);
12 (D0) - выход данных (прямой статический );
13 (D0) - выход данных (инверсный прямой статический ).
2. Определяем число хранимых слов (N)
N=2m=28=256
Организация памяти рассматриваемой микросхемы: 256×1
3.Информационная емкость микросхемы:
M=N·n=256·1=256 бит=32 байт.
4. Определим сигналы, необходимые для подачи на соответствующие выводы микросхемы ОЗУ К176РУ2, в целях обеспечения режима записи логического 0, по адресу 11010011.
а) адрес 11010011 поступает на адресные входы микросхемы (А0 ÷ А7),
б) режимы записи устанавливается при подаче сигнала логической 1 на вход WR/RD.
в) обращение к ячейке памяти микросхемы (выполнение операции записи) происходит при подаче на вход CS сигнала логической 1.
г) на информационный вход DI поступает сигнал логического 0 (сигнал записи).
Определяем десятичный адрес ячейки памяти, в которую производится запись 0, путем перевода двоичного адреса в десятичную систему счисления
11010011(2)=1·27+·1·26+·1·24+1·21+·1·20=211(10)
Определим шестнадцатеричный адрес ячейки :
11010011(2)=D3(16)
ЗАДАЧА 4
1. Дайте определение понятий: микропроцессор (МП), микропроцессорный комплект (МПК), микро ЭВМ, микропроцессорная система (МПС).
2. Приведите структурную схему МПС на базе МПК 580.
2.1 Кратко укажите назначение основных устройств МПС.
2.2 Дайте определение понятий “шина”.
2.3 Какие шины имеются в данной МПС?
Укажите назначение и разрядность каждой из них.
1. Микропроцессор (МП) - это программно –управляемое устройство для обработки цифровой информации, построенное на одной или нескольких больших интегральных схем (БИС).
Микропроцессорный комплект (МПК) – это совокупность микропроцессорных и других интегральных схем микросхем, совместимых по архитектуре, конструктивному исполнению и электрическим параметрам.
Микро-ЭВМ-это ЭВМ, состоящая из МП, полупроводниковой памяти, устройства ввода-вывода и блоков сопряжения с периферийными устройствами. Микро-ЭВМ имеет законченную конструкцию и стандартное программное обеспечение, является универсальным средством обработки информации, применяется для исследований, проектирования, вычислений, управления и т.д.
Микропроцессорная система (МПС) - представляет собой, специализированную цифровую систему, включающую в себя микро-ЭВМ и средства сопряжения с объектом. Обычно МПС выполняет ограниченный набор программ, хранящихся в ПЗУ; применяется в управляющих и информационных системах. Примеры применения:
-управление коммутацией в электронных АТС
-обработка информации в радиотехнических системах;
-управление роботизированными комплексами в технологии.
2.1 МПК К580 - универсальный МПК широкого применения, является наиболее функционально полным микропроцессорным комплектом. Микропроцессорная система состоит из МП, генератора тактовых импульсов, оперативной памяти, устройства ввода-вывода;
МП содержит:
Счетчик команд (СК) - регистр, содержащий адрес следующей команды;
Регистр команд (РК) - регистр, содержащий прочитанный из памяти код команды;
Устройство управления (УУ) - управляет работой всех частей МПС. УУ получает код команды, которую надо выполнить и настраивает систему на ее выполнение.
АЛУ - арифметическое логическое устройство, где происходит обработка информации; выполняет арифметические и логические операции;
Аккумулятор (А) - регистр, где хранятся результаты работы АЛУ.
Рабочие регистры – регистры, предназначенные для хранения промежуточной информации.
МП выполняет два действия:
1. Из счетчика команд выдается адрес ячейки, из которой читается очередная команда, код которой записывается в регистр команд;
2. МП выполняет эту команду.
Примерами таких команд является: ввод данных из устройства ввода в аккумулятор, обработка введенных данных, сохранение результата предыдущей обработки в память данных, команды вывода результата обработки.
Таким образом, работу МП можно свести к 5 видам основных команд:
1) Ввод;
2) Вывод;
3) Чтение памяти (ЧтПм);
4) Запись памяти (ЗпПм);
Стр.11
5) Команды внутри МП.
Подробная структурная схема МПС приведена на рис. 9.
Шина адреса (ША) - совокупность линий, по которым передается адрес.
Шина данных (ШД) - совокупность линий, по которым передаются данные.
Шина управления (ШУ) - предает команды всем устройствам. Шина управления передает сигналы: чтение памяти (ЧтПм), запись памяти (ЗпПм), чтение ввода (Ввод), запись вывода (Вывод).
Буфер адреса - в него поступает информация из СК и РА ( адреса команд и данных);
Буфер данных - согласует между собой внешнюю и внутреннюю ЩД.
Дешифратор - предназначен для формирования индивидуальных сигналов при поступлении на вход дешифратора соответствующих адресов.
Регистры, имеющие адрес называются портами.
Оперативная память –основная память МПС. Различают два вида памяти: оперативную (ОЗУ); постоянную (ПЗУ).
ПЗУ - предназначено для записи и считывания команд в ходе выполнения программы, а также хранения исходных данных и результатов вычислений.
ПЗУ - предназначено для хранения стандартных программ. Информация в ПЗУ, будучи однажды записана, не изменяется.
Основная память состоит из однотипных ячеек, длина (разрядность) которых составляет 8 бит(1 байт). Ячейки пронумерованы, номера их называются адресами, и для обращения к ячейке, достаточно указать ее адрес.
УВВ - устройства ввода-вывода информации, предназначены для взаимодействия МПС с внешними (периферийными) устройствами.
ГТИ - генератор тактовых импульсов, синхронизирует во времени работу микропроцессора. В качестве
2.2 Шина – это совокупность линий, объединенных общим функциональным назначением, обеспечивающих ввод информации в микропроцессор ( или вывод из него ) в виде параллельного двоичного кода.
2.3 Различают три вида шин:
Адресная шина ( ША ) – однонаправленная, служит для трансляции адреса от микропроцессора к памяти и УВВ. Так же ША служит для указания номера ячейки памяти, в которой хранится очередная команда программы или байт операнда. ША имеет 16 линий, код адреса 16-ти разрядный, при этом ёмкость памяти равна
216= 64 кбайт. При записи адресов чаще всего используют шестнадцатеричную систему счисления, поэтому диапазон адресов составляет от 0000 до FFFF.
Шина данных ( ШД ) – двунаправленная, служит для передачи данных в двух направлениях. Для МПК580 шина данных восьми разрядная.
ШД является основным информационным трактом МПС. Её образует восемь двунаправленных линий D7÷ D0, посредством которых осуществляется обмен информацией между всеми компонентами микропроцессорной системы : передаются команды, операнды, результаты операций, входящие и исходящие данные.
Шина управления ( ШУ ) – состоит из линий, по которым передаются тактовые и синхронизирующие импульсы и информация о состоянии устройства.
ШУ имеет часть однонаправленных, часть двунаправленных линий. ШУ МПК580 состоит из двенадцати линий для передачи управляющих сигналов.
ЗАДАЧА 5
1, Приведите структурную схему центрального процессорного элемента ( микропроцессора ) серии К580.
2. Объясните, какие функции выполняет микропроцессор.
3. На структурной схеме микропроцессора цветным карандашом выделите узлы, указанные в таблице 5для вашего варианта. Кратко опишите их назначение.
4. Запишите мнемокод команды, заданной в таблице 5. Укажите содержание и формат команды. Запишите шестнадцатеричный и двоичный код заданной команды.
Таблица 5
| Узлы микропроцессора | Мнемокод команды |
| А, РОН, БД, БА | LDA 84 F5 |
Рис.10 Структурная схема микропроцессора КР580ВМ80А.
2. Микропроцессор выдаёт в шину адреса, адрес ячейки оперативной памяти, хранящей вызываемую команду, и по управляющей цепи подаётся сигнал на чтение из оперативной памяти. Выданная команда, через шину выходных данных принимается в микропроцессор. По принятой команде в управляющей памяти микропроцессора находится соответствующая команде микропрограмма, и затем, осуществляется её исполнение.
3. Аккумулятор (А)– 8-ми разрядный регистр. Этот регистр всегда используется в качестве источника одного из операндов, а также местом, где фиксируется результат операции. В команде аккумулятор в явном виде не адресуется, т.е. на его использование всегда указывает код операции команды.
Использование аккумулятора и общих регистров позволяет при выполнении команд уменьшить обращение к памяти, а следовательно, повысить быстродействие
Регистры общего назначения (РОН) B, C, D, E, H, L – 8ми разрядные регистры, используются для хранения операндов, промежуточных и конечных результатов, являются программно доступными. Эти регистры могут использоваться как одиночные восьмиразрядные регистры или в случаях, когда возникает необходимость хранить шестнадцатиразрядные числа, они объединяются в пары BC, DE, HL.
Буфер данных ( БД ) и буфер обмена ( БА ) – те же регистры, имеющие третье состояние, предназначенное для согласования работы внутренней и внешней шин данных и адреса. Наличие в МПС буферных схем позволяет обеспечить реализацию магистрального принципа межмодулярных связей. обеспечивают связь процессора с внешними шинами данных и адреса. Буфер адреса - в него поступает информация из СК и РА ( адреса команд и данных); Буфер данных - согласует между собой внешнюю и внутреннюю ЩД.
4. Команда LDA
По команде LDA в аккумулятор загружается содержимое ячейки памяти, адрес которой следует за кодом операции.
LDAaddr16; addr16®A
Команды LDA и STA являются трехбайтными. В первом байте содержится код операции, во втором байте
- младший байт адреса ( addrмл ), а в третьем байте 
- старший байт адреса ( addrст ).Таблица 6
| Мнемокод | LDA 84 F5 |
| Содержание | A  [< B3, B2 >] ; A [< 84F5>] |
| Формат | 3 байта |
| Код операции В1 | 3А(16) 00111010(2) |
| Младший байт В2 | F5(16) 11110101(2) |
| Старший байт В3 | 84(16) 10000100(2) |
Использованная литература:
1. Б.А. Калабеков В.А., Мамзелев И.А. Цифровые устройства и микропроцессорные системы - М : Радио и связь, 1987 год.
2. Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы : Справочник. – М.: Радио и связь.
3. Методические указания по выполнению контрольных заданий для студентов колледжа телекоммуникаций всех технических специальностей. – Москва 1998 г.