Дж.Хиллбурн, П.Джулич Микро-ЭВМ и микропроцессоры (1979)

Дж. Хилбури, П. Джулич МИКРО -ЭВМ И МИКРОПРОЦЕССОРЫ: ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА, ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИИ, ПРИМЕНЕНИЯ Перевод с английского под редакцией д-ра техн. наук С. Д. Пашкеева ИЗДАТЕЛЬСТВО «МИРз МОСКВА 1979 УД)4 66).6 Рассматриваются технические средст а стем и их программное обеспечение, построение интерфейса для сопряжения отделнных компонентов систем. Описывается ряд наиболее популярных микропроцессоров и ~микро-ЭВК первого и второго поколений, анализируются тенденции развития микропроцессорной технологии и архитектуры микропроцессорных систем, обсуждаются вопросы проектирования устройств обработки данных с использованием стандартных микропроцессорных комплектов. Предназначена для янженерое, специализируюпгяхся в области проектирования и зксплуатации средств обработки данных, а также для студентов соответствуюп)их специальностей.

Редакция литературы ло невой технике © 1976 Ъу Ргеп))се-На)1, 1пс., Епй)емооб С!1На, Р). У. 2405000000 30602 )04 Х 04))0)) 79 )64 — 79 © Лср од русс нй , М р», )970 ПРЕДИСЛОВИЕ К РУССКОМУ ИЗДАНИЮ Проблема широкого использования вычислительных средств в различных сферах человеческой деятельности долгое время оставалась нерешенной. Даже разработка и освоение, производства больших интегральных схем (БИС) не оказали вначале сколько- нибудь значительного влияния на изменение ситуации. Это.объясняется тем, что для практических применений требуется большое разнообразие устройств управления и обработки данных, т. е.

необходим выпуск широкого ассортимента отдельных типов БИС. Поиски новых путей решения данной проблемы привели к созданию программируемой БИС, которая сочетает в себе такие свойства, как дешевизна стандартного изделия серийного производства и гибкость универсального устройства. Первую подобную БИС (модель 4004), получившую название~микропроцессора, выпустила фирма 1п1е1 (США) в 1971 г. С того времени начался стремительный рост производства микропроцессоров, которые благодаря непрерывному улучшению их технических характеристик и дальнейшему снижению стоимости получают все более широкое распространение.

В настоящее время наметились две основные области использования микропроцессоров и систем на их основе. Одна из них— это традиционная область вычислительной техники, где микропроцессоры выполняют функции калькуляторов и уже начинают использоваться в качестве-мини-ЭВМ и малых ЭВМ. Высокий уровень, интеграции схемных элементов вычислительной системы на базе микропроцессоров позволяет заметно улучшить характеристики надежности такой системы, а необходимое быстродействие может быть достигнуто путем распараллеливания процесса вычислений. Невысокая стоимость системы обеспечивается за счет ее построения из унифицированных наборов микросхем и имеет тенденцию к постоянному снижению по мере развития микроэлектронной технологии.

Другая область использования микропроцессоров связана с заменой специализированных электронных устройств (устройств управления технологическими .процессами, цифровых измерительных приборов, контроллеров внешних и терминальных устройств ЭВМ и т. п.) микропроцессорными системами, т. е. вместо устройства с «жесткой» логикой вводится, программируемое устройство. Функциональные возможности такого устройства определяются выполняемой программой и могут быть легко изменены путем замены программы, что позволяет организовать массовое производство унифицированных наборов модулей, пригодных для компоновки самых разнообразных устройств. 6 Предисловие к русскому иедаиило Широкие воэможности построения систем различного назначения, открывающиеся при использовании микропроцессоров, а также сочетание дешевизны, надежности, компактности этих устройств обеспечивают быстрый рост производства микропроцессоров и их проникновение во все новые и новые области.

Поэтому понятен интерес широкого круга специалистов к литературе, отражающей развитие этого перспективного направления. Однако имеющиеся публикации по данной тематике не в полной мере удовлетворяют все возрастающий спрос на научную литературу подобного рода. В этой связи настоящая книга, в которой последовательно излагаются основы теории микропроцессорных устройств и описываются наиболее распространенные типы микропроцессоров, принесет несомненную пользу советским читателям. Книга предназначена для специалистов, имеющих отношение к разработке, использованию нли эксплуатации систем обработки данных самого широкого назначения, а также для студентов соответствующих специальностей.

Однако продуманное построение книги и методическое мастерство авторов делают ее доступной для всех, кто интересуется развитием новых направлений техники. Необходимо отметить, что книга не только знакомит читателя с общими вопросами теории и ~конкретными устройствами, но и позволяет понять те глубокие изменения, которые произошли,в самой методологии проектирования устройств обработки данных в связи с использованием в этой области микропроцессоров. Суть происшедших изменений заключается в ~принципиально новом понимании взаимосвязей между техническими средствами и программным обеспечением системы, когда исчезает резкая грань между ними и проектировщик получает возможность выбора средств (как программных, так и аппаратных) для реализации тех или иных системных функций. В результате классическое .правило: «сначала — аппаратная часть» — оказывается нарушенным, а разработка технических и программных средств проводится параллельно,и рассматривается как единый процесс. Примеры подобной методологии проектирования хорошо представлены в ~настоящей книге, что делает возможным ее использование в качестве пособия прн проектировании устройств обработки данных на базе микропроцессоров.

Прн переводе книги основную трудность составили проблемы терминологического характера, поскольку в рассматриваемой области техники многие понятия еще не являются общепринятыми. Работа над .переводом распределилась следующим образом: перевод предисловия и гл. 1,3 — 6 и 8 выполнен В. А. Балыбердиным, перевод гл. 2 и равд. 7.1 — 7.5 — Б. А. Лопусовым, равд.

7.6— 7.12 и приложения, переведены В. А. Зинченко. В подготовке материалов гл. 2 принимал участие М. И. Скобелев. С. Д. Пашкеее ПРЕДИСЛОВИЕ Наиболее значительным событием последних лет в области цифровой электроники является .разработка микропроцессоров на больших интегральных схемах. Предполагается, что микропроцессоры окажут преобладающее влияние на принципы построения цифровых систем, используемых в настоящее время в контрольноизмерительной технике и вычислительных сетях, что по значению равноценно замене электронной лампы транзистором.

Объединение микропроцессора с памятью и устройствами ввода-вывода позволяет получить микро-ЭВМ, стоимость которой сопоставима со стоимостью устройств с жесткой логикой, а области при~менения значительно шире. Микро-ЭВМ можно использовать не только в малых системах, где она полностью заменяет .мини-ЭВМ, но и в целом ряде новых областей, в которых применение больших ЭВМ не является экономически целесообразным. Уже в ближайшие годы микро-ЭВМ найдут применение в автомобилях, бытовой технике, торговых терминалах, обучающих устройствах, медицинском оборудовании и др. По мере расширения сферы использования микропроцессоров возникает необходимость ознакомления с основными привципами работы цифровых устройств большого контингента лиц — неспециалистов в данной области. Применение микро-ЭВМ требует знания не только их технических средств, но и программного обеспечения.

Настоящая книга предназначена для всех, кто связан с разработкой, использованием или эксплуатацией цифровых систем, включающих микро-ЭВМ. Книга доступна ляпаем, не имеющим большого опыта работы в данной области, хотя знание технических средств или программного обеспечения ЭВМ было бы весьма полезным.

Гл. 1 является кратким введением в микро-ЭВМ; здесь определено их значение в ~развитии области цифровой электроники. В гл. 2 описываются цифровые логические схемы, понимание работы которых необходимо для правильного иопользования средств обработки данных (например, сетей интерфейса). Особый интерес эта глава представляет для лиц, специализирующихся в области программного обеспечения ЭВМ. В гл. 3 рассматриваются системы счисления, арифметические операции и коды, используемые в микро-ЭВМ.

Данная глава предназначена для специалистов цо аппаратным средствам ЭВМ. В гл. 4 дается общее представление об архитектуре микро- ЭВМ. Здесь рассматриваются запоминающие устройства и микропроцессор типичной вычислительной машины. Программному обеспечению микро-ЭВМ,посвящена гл. 5, в которой обсуждаются машинные и символические языки, а также языки программирования высокого уровня (РЦМ), применяемые в большинстве современных ЭВМ. В гл.

6 расоматриваются вопросы организации ввода- 8 предислови~ вывода и построения соответствующего интерфейса, описываются внешние устройства, обычно используемые в микро-ЭВМ. Гл. 7 посвящена серийно выпускаемым микропроцессорам и микро-ЭВМ производства фирм 1п1е1, Мо1ого1а, Ха1!опа! Беш1сопбцс1ог, КСА и Кос!гиге!1. В заключительной, гл. 8 обсуждаются вопросы методологии проектирования микро.ЭВМ и их различные применения, рассмотрение которых позволяет оценить возможности микро-ЗВМ по решению повседневных задач инженерной практики. В конце каждой главы приводятся упражнения, так что книгу можно использовать не только как справочник, но и как учебное пособие.