Структурная схема микропроцессорных систем

В состав любой микропроцессорной системы входят следующие основные блоки: процессор, блок электронной (внутренней) памяти, интерфейс ввода – вывода, набор периферийных устройств.Упрощенная структурная схема микропроцессорной системы приведена на рисунке 3.1.

Процессор является главным, управляющим блоком МПС. Он считывает из памяти программ машинные коды команд, дешифрирует их, подготавливает данные для выполнения команды, обеспечивает их выполнение, размещает полученные результаты.

Блок электронной памяти предназначен для хранения данных и тех программ, которые можно запустить на исполнение. Блок электронной памяти содержит в общем случае оперативную и постоянную память.

Оперативная память (оперативное запоминающее устройство - ОЗУ), предназначено для хранения и выдачи по запросам команд программ, определяющих работу микропроцессора, различных данных (исходных данных, промежуточных и конечных результатов обработки данных в микропроцессоре). Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) предназначено для хранения констант и программ, которые не меняются в процессе работы МПС.

Интерфейс ввода – вывода (интерфейс – стык, сопряжение) обеспечивает сопряжение внешних устройств МПС с другими блоками через системные шины. Интерфейс ввода – вывода содержит наборы контроллеров, к которым подключаются внешние, т.е. периферийные устройства. Контроллерами называются специализированные управляющие устройства, например, для ПУ необходимы контроллер клавиатуры, контроллер ЖМД, ГМД и т.д.

Все основные блоки МПС взаимодействуют друг с другом с помощью системных шин: шины адреса, шины данных, шины управления. Рассмотренная структура называется открытой, т.к. позволяет подключать к системным шинам все устройства, в том числе разнообразные периферийные устройства, расширять и модернизировать МПС.

Рассмотрим работу МПС.

Микропроцессор выдает на шину адреса номер (адрес) ячейки ОП, в которой хранится очередная команда, и из шины управления в ОП поступают сигналы, обеспечивающие считывание содержимого указы­ваемой шиной адреса ячейки памяти. Оперативная память выдает за­прошенную команду на шину данных, откуда она принимается в микропроцессор. Здесь команда расшифровывается. Если данные, дей­ствия над которыми предусматривает команда, находятся в регистрах микропроцессора, то микропроцессор приступает к выполнению ука­занной в команде операции. Если при расшифровке команды выяснит­ся, что участвующие в операции данные находятся в ОП, то микропроцессор выставляет на шину адреса адрес ячейки, хранящей эти данные; после выдачи данных из ОП микропроцессор принимает их через шину данных, затем выполняется операция над данными. После завершения текущей команды на шину адреса выдается адрес следую­щей команды, и описанный процесс повторяется.

Одним из способов обмена данными МПС с периферийными устройствами является прямой доступ к памяти(ПДП). В этом режиме передача данных между памятью и ПУ происходит без участия МП. Управление шинами передается котроллеру ПДП, который обеспечивает операцию быстрого ввода-вывода блоков данных, минуя МП.

Микропроцессорные системы

На основе микропроцессорного комплекта серии КР580

Микропроцессорный комплект (МПК) серии КР580 содержит набор БИС для построения микропроцессорных систем относительно невысо­кого быстродействия, работающих с тактовой частотой до 2,5 МГц. В основном на МПК данной серии строятся микропроцессорные системы, решающие задачи, связанные с управлением разнообразными техноло­гическими процессами.

Комплект имеет следующие особенности. В нем предусмотрена БИС центрального процессора, содержащая в одной микросхеме операционное и управляющее устройства. Это существенно упрощает построение микро­процессорной системы. Кроме того, для облегчения программирования при управлении микросхемами МПК применяется фиксированный набор команд.

Микропроцессор КР580ВМ80

Основные параметры МП:

- разрядность шины адреса – 20бит,

- разрядность шины данных – 8бит,

- тактовая (рабочая) частота – 2,5 МГЦ,

- технология изготовления – n - МДП,

- количество транзисторов на кристалле – около 5000,

- напряжение питания - +5В, -5В,+12В.

В структурной схеме МП (рисунок3.2) можно выделить два крупных блока: операционное устройство и блок управления.

Операционное устройство выполняет арифметические и логические команды, входящие в систему команд МП. В состав операционного устройства входят:

- арифметико-логическое устройство,

- набор регистров, доступных пользователю программным путем (аккумулятор, регистр признаков, В, С, D, E, H, L, SP, PC),

- набор служебных регистров (буферные регистры).

Блок управления считывает из памяти программ команды, дешифрирует их; анализирует входные и формирует выходные управляющие сигналы, т.е. организует выполнение команд.

В состав блока управления входят:

- регистр команд,

- дешифратор команд,

- устройство управления.

Рисунок 3.2 Структурная схема микропроцессора КР580ВМ80