Основные принципы построения микропроцессорных систем

Содержание

Радел 1
1)Введение
2)Классификация микропроцессоров
3)Основные принципы построения микропроцессорных систем
4) Архитектура процессора

Раздел 2
1)Универсальные микропроцессоры
2) Адресация портов ввода вывода
3) Микропроцессоры Intel Pentium
4) Система команд i8086
5)Команды пересылки данных
6) Команды переходов
7)Программирования на языке Ассемлер
8)Структура команды на языке Ассемблер
9)Цикл создания программы на Ассемблере
10)Компоновка и создание исполняемого модуля
11) Запоминающие устройства микропроцессорных систем
12)Принцип организации стековой памяти
13) Интерфейсы УВВ
14) Обмен по прерыванию
15)Обмен в режиме ПДП
16)Преобразование форматов данных
17)Интерфейсные БИС
18) ОЗУ и ПЗУ в MCS-51
19)Порты ввода вывода микроконтроллера MCS-51
20)Таймеры/счетчики микроконтроллера
21)Архитектура PIC16C71

Конец

Наверх

Введение

ЦП ЭВМ 4 и 5 поколения представляют собой стойку, заполненную печатными платами, которые в свою очередь были заполнены транзисторами, ИС , БИС, СБИС и др ЭРЭ.

ЦП - программно-управляемое устройство, предназначенное для обработки цифровой информации и управления процессом обработки.

Микропроцессор - ЦП реализованный на БИС или СБИС. Поскольку все ЦП реализуются на БИС и СБИС, то понятия процессор и микропроцессор - понятия идентичные.

УУ

АЛУ

ОЗУ

ВЗУ

УВЫВ

УВВ

Классификация микропроцессоров

1)Универсальные (общего назначения) - предназначены для выполнения широкого круга задач.
2)Микроконтроллеры(однокристальные микро ЭВМ) - ЭВМ, выполненная на 1 кристалле кремния в виде 1 БИС.
3)Специализированные микропроцессоры - предназначены для решения задач определенного класса. Бывают:
а)Сигнальные - предназначены для обработки цифрового круга сигналов в реальном масштабе времени.
б)Медийные (мультимедийные) - предназначены для обработки аудио сигналов.
в)Транспьютеры - предназначены для выполнения массовых параллельных вычислений в многопроцессорных системах.
г)Нейропроцессоры - процессоры, предназначенные для создания систем, которые строятся на тех же принципах, что и нервная система и мозг человека.

Основные принципы построения микропроцессорных систем.

Микропроцессор - программно-управляемое устройство, предназначенное для обработки цифровой информации, реализованное в виде 1 или нескольких БИС.МП бывают секционные и несекционные.
Секционные МП - выпускаются в виде секций, которые можно каскадировать и добиваться любой разрядности.
Микропроцессорный комплект(МПК) - совокупность микропроцессоров и других БИС, совместимых по конструктивно-технологическому построению, предназначенных для совместного применения при построении микропроцессорных систем и др. средств СВТ.

Микропроцессорная система - управляющая или информационная система, построенная на базе МП или МПК.

Микро ЭВМ - ЭВМ, построенная на базе МПК.

Микроконтроллер - ЭВМ, выполненная на 1 кристалле кремния, в виде 1 БИС.

Принципы построения микропроцессорных систем.

Принцип магистральности - все компоненты МПС соединены единой системной магистральною.
Системная магистраль - информационный канал, который объединяет все функциональный блоки МПС и обеспечивает обмен данными между ними в виде двоичных кодов.

Системная магистраль (ША,ШД,ШУ)

ЦП

ПЗУ

ОЗУ

сист. прер.

и/ф-с ввода

и/ф-с вывода

таймер

устр-во ввода

устр-во вывода

синхроимпульс

Конструктивно магистраль представляет собой совокупность электрических линий связи( печатных проводников или проводов ).

Магистрали бывают параллельными, в них все биты передаются одновременно по n-проводникам, и последовательными, в которых вся информация передается по 1 линии последовательно во времени. В состав системной шины входят:
а)шина данных - предназначена для обмена данными между блоками МПС. Является двунаправленной ;
б)шина адреса - однонаправленная, предназначенная для передачи кода адреса ячейкам памяти или устройствам ввода-вывода(УВВ);
в)шина управления - предназначена для передачи управляющих сигналов.

Разрядность ША и ШД является показателем возможностей процессора: количество разрядов ШД определяет производительность и точность вычислений процессора, а разрядность ША - объем памяти, с которым процессор может работать, разрядность ШУ ни на что не влияет.

Принцип модульности - состоит в том, что МПС строится на основе ограниченного количества типов конструктивно и функционально законченных модулей.

Каждый модуль МПС имеет вход управления 3-им (высокоимпедансным) состоянием. Этот вход называется CS( Chip Select ) . Выходы модулей могут находиться в 1 из 3 состояний: логического 0, логической 1, или высокоимедансном. В каждый момент времени к системной шине МПС может быть подключено только 2 модуля - передающий и принимающий информацию. Остальные модули находятся в 3-м состоянии.

Принципы магистральности и модульности позволяют расширять МПС путем подключения других модулей к системной магистрали.

Принцип иерархичности уровней управления - МПС является многоуровневой, при чем каждый ниже стоящий уровень контролируется вышестоящим и подчиняется ему.

Принцип микропрограммного управления - команда представляет собой совокупность элементарных операций - микрокоманд (сдвигов, пересылок и др.).
Используя определенные комбинации микрокоманд, можно создать набор команд микропроцессора, которые максимально соответствуют его назначению.

В состав МПС входят: ЦП, ПЗУ(ROM) , ОЗУ(RAM), система прерываний, таймер , устройства ввода-вывода(УВВ). УВВ подключается к системной магистрали через интерфейсы УВВ.

Модуль ЦП осуществляет обработку данных и управляет всеми остальными модулями системы ЦП кроме БИС МП содержит схемы синхронизации и интерфейса системной шины. Он осуществляет выборку команд из памяти, дешифрует и выполняет. За время выполнения команды(командного цикла) ЦП выполняет следующие действия:
1)выставляет адрес на ША;
2)получает код команды из памяти и дешифрует ее;
3)вычисляет адрес операнда(данные подлежащие обработке) и считывает его;
4)выполняет операцию, определенную командой;
5) воспринимает внешние управляющие сигналы, например, запросы прерываний;
6)генерирует сигналы состояния и управления, необходимые для работы памяти и УВВ;

ПЗУ и ОЗУ образуют систему памяти, предназначенную для хранения информации в виде двоичных кодов. ПЗУ предназначено для хранения программ управления, таблиц, констант. ОЗУ предназначено для хранения промежуточных результатов вычислений.
Память организована в виде массива ячеек, каждая из которых имеет свой адрес и содержит байт или слово. Для обращения к ячейке памяти необходимо выставить ее адрес на ША и сформировать соответствующие управляющие сигналы.

УВВ - устройства, предназначенные для ввода информации в МП или вывода информации из МП. Для соединения УВВ с системной шиной их сигналы должны соответствовать определенным стандартом, что реализуется интерфейсом ввода-вывода. МП обращается к интерфейсам с помощью специальных команд ВВ, при этом МП выставляет на ША адрес интерфейса, а по ШД считывает данные с устройства ввода или записывает устройства вывода.

Система прерываний МПС позволяет реагировать на внешние сигналы - запросы прерываний, источниками которых могут быть сигналы готовности от внешних устройств, сигналы с датчиков и т.п. При появлении запроса на прерывание ЦП прекращает выполнение основной программы и переходит к выполнению подпрограммы обслуживания запроса прерывания. Для построения системы прерываний МПС содержит БИС или модуль БИС специальных программируемых контроллеров прерываний.

Таймер предназначен для реализации функций, связанных с отсчетом времени. После того, как МП загружает в таймер число, задающее частоту, задержку или коэффициент деления, таймер реализует необходимую функцию.