Тема 3.3 Архитектура микропроцессоров

Содержание программы

Классификация микропроцессоров ( однокристальные и секционные мик­ропроцессоры (МП); технические характеристики; микропроцессорные ком­плекты; микроконтроллеры). Архитектура однокристальных МП (обобщенная логическая структурная схема МП; назначение основных модулей, принцип функционирования МП; набор программно-доступных регистров). Архитектура секционных МП( структура секционного процессорного элемента, организация микроЭВМ на секционных МП). Организация АЛУ. Микропроцессоры архитек­туры INTEL, DEC, MOTOROLA).

Методические указания

При рассмотрении темы следует классифицировать микропроцессоры, оп­ределить технические характеристики микропроцессоров, дать определение микропроцессорному комплекту (МПК), базовому МПК, микропроцессорному набору; следует рассмотреть общую схему ЭВМ с назначением блоков и магист­ралей. Особое внимание следует уделить МПК БИС КР580, рассмотреть струк­туру МП КР580ВМ80А с назначением блоков и узлов. Систему команд МП КР580ВМ80А, форматы команд и способы адресации этого МП.

Применение секционируемых микроЭВМ дает возможность пользователю варьирования разрядности микроЭВМ за счет объединения различного числа БИС операционной части, настройки микроЭВМ на обработку произвольной системы команд за счет изменения кодировки ПЗУ. Следует рассмотреть при­мер построения секционируемой микроЭВМ на базе МПК К1804. Следует рас­смотреть состав МПК К1804, структурную схему секционного МП, организа­цию обрабатывающей части МП секционного типа. Следует рассмотреть МП персональных компьютеров Intel и AMD(Celeron, Pentium, Duron , Athlon), осо­бенности построения и использования, а также изучить процессоры RISC архи­тектуры.

Контрольные вопросы

1 Дайте определение МПК, базовому МПК, микропроцессорному набору.

2 Перечислите состав МПК БИС КР58О.

3 Перечислите основные блоки МП КР580ВМ80А, объясните их назначе­ние.

4 На какие группы делится система команд МП КР580ВМ80А?

5 Какие форматы команд используются в МП КР580ВМ80А?

6 Какие способы адресации используются в МП КР580ВМ80А?

7Чем обусловлено использование секционируемых микроЭВМ?

8 Перечислите состав МПК БИС К1804.

9 Как организуется обрабатывающая часть МП секционного типа?

10 Объясните общую схему ЭВМ. Назначение основных блоков.

11 Дайте характеристику современным МП и микроЭВМ.

12 Перечислите основные принципиальные отличия МП RISC – CISC – архитектуры.

Тема 3.4 Организация ввода-вывода в микропроцессорной системе

Содержание программы

Организация интерфейсов ( понятие и виды интерфейсов, организация системных интерфейсов, интерфейсы периферийных устройств). Контроллеры периферийных устройств ( понятие программно-доступного порта ввода-вы­вода. Контроллеры параллельных и последовательных интерфейсов). Система прерываний в микропроцессорной системе ( понятие прерываний выполнения основной программы. Типы прерываний. Организация системы прерываний в микропроцессорной системе). Организация прямого доступа к памяти( назначе­ние организации прямого доступа к памяти (ПДП), схема организации ПДП).

Методические указания

Ввод - вывод в ЭВМ заключается в обмене данными (это числа, наборы символов, команд) между периферийными устройствами машины и ее оператив­ной памятью.

Следует рассмотреть принципы организации ввода - вывода:

-программный обмен: синхронный обмен; асинхронный обмен;

- ввод-вывод по прерываниям;

-прямой доступ к памяти (ПДП).
Существует два основных типа каналов:

- селекторный - группа быстродействующих внешних устройств подклю­чается к каналу, режим работы которого обеспечивает однократный прием или передачу большой порции данных. При этом режим работы с периферийными устройствами называется монопольным.

- мультиплексный канал. Медленнодействующие устройства характеризу­ются большими временными промежутками между передаваемыми кодами сим­волов. Поэтому в паузах между обслуживанием одного периферийного устрой­ства удается опросить выходные регистры всех остальных устройств или пере­дать в них коды выводимых символов. Эту задачу решает мультиплексный ка­нал.

Мультиплексированием называется передача данных от нескольких неза­висимых источников в один информационный канал. Устройства, реализующие этот принцип передачи информации, называются мультиплексорами. Следует рассмотреть условное графическое обозначение и принципы реализации муль­типлексора и демультиплексора, выполнить их синтез.

Связь устройств ЭВМ друг с другом осуществляется с помощью сопря­жений, которые в вычислительной технике называются интерфейсами.

Интерфейс представляет собой совокупность линий и шин, сигналов, элек­тронных схем и алгоритмов, предназначенную для осуществления обмена ин­формацией между устройствами.

Следует рассмотреть классификацию интерфейсов по следующим принци­пам:

- по функциональному назначению (магистральные и
внешние интерфейсы периферийных устройств, системные интерфейсы, локаль­ных сетей и глобальных сетей);

- по типу организации связей (магистральные, радиальные, радиально - ма­гист­ральные;

- по принципу обмена информацией (с параллельной, последовательной переда­чей информации);

- по способу передачи информации во времени (с синхронной и асинхрон­ной передачей данных).

Контрольные вопросы

1 В чем суть ввода – вывода в ЭВМ?

2 Объясните программный обмен данными и его разновидности.

3 Назначение и принцип осуществления ПДП.

4 По каким каналам осуществляется обмен данными с быстродействую­щими и медленнодействующими устройствами?

5 Дайте определение мультиплексору и выполните его синтез.

6 Дайте определение и классификацию интерфейсов.