Лекции Глотова А.Н., страница 4

СчетчикиЦифровым счетчиком называют логическое устройство, котороеосуществляет счет поступающих на его вход импульсов,формируетрезультат счета в заданном коде и, при необходимости, хранит его.Для построения счетчиков требуются триггеры двухступенчатойструктуры.Последовательная цепочка из n счетных триггеров образуют счетчикс последовательным переносом с коэффициентом счета Kсч=2n.┌─┬───┐┌─┬───┐┌─┬───┐┌─┬───┐C ────┤C│ T ├──┬──┤C│ T ├──┬──┤C│ T ├──┬──┤C│ T ├──┬──┌┤R││ │ ┌┤R││ │ ┌┤R││ │ ┌┤R││ ││└─┴───┘ │ │└─┴───┘ │ │└─┴───┘ │ │└─┴───┘ │R ───┴─────────┼─┴─────────┼─┴─────────┼─┘││Q0│Q1│Q2│Q40123456789ABCDEF 10 11C┌─┐ ┌─┐ ┌─┐ ┌─┐ ┌─┐ ┌─┐ ┌─┐ ┌─┐ ┌─┐ ┌─┐ ┌─┐ ┌─┐ ┌─┐ ┌─┐ ┌─┐ ┌─┐│┌─┐ ┌─┐─┘ └─┘ └─┘ └─┘ └─┘ └─┘ └─┘ └─┘ └─┘ └─┘ └─┘ └─┘ └─┘ └─┘ └─┘ └─┘ └─┘ └─┘ └Q0 ┌───┐┌───┐┌───┐┌───┐┌───┐┌───┐┌───┐┌───┐│ ┌───┐───┘└───┘└───┘└───┘└───┘└───┘└───┘└───┘└───┘└Q1┌───────┐┌───────┐┌───────┐┌───────┐│┌───────┘└───────┘└───────┘└───────┘└───────┘Q2┌───────────────┐┌───────────────┐│───────────────┘└───────────────┘└────────Q4┌───────────────────────────────┐│───────────────────────────────┘└────────Двоичное число, сформированное на выходахQ0, Q1, Q2, Q4, соответствует числу импульсовподанных на вход C на данный момент.

Увеличениеэтогочислаочередногона1 происходит после окончанияимпульса,т.е.позаднемуфронту.┌─┬──┬─┐──┤C│ST│0├── Q0│ │ │1├── Q1──┤R│ │2├── Q2│ │ │4├── Q4└─┴──┴─┘После окончания2nимпульса все триггеры цепочки оказываются в нулевом состоянии. Циклповторяется.задержку,Всвязисформированиетем,кодачтонакаждыйвыходетриггервноситпроисходитненекоторуюмгновенно,причем, задержка увеличивается от младшего разряда к старшему. Такиесчетчикиназываютсяасинхроннымиспоследовательнымпереносом.Существуют синхронные счетчики с параллельным переносом, у которых30код во всех разрядах формируется синхронно с задним фронтом входногосигнала. Такие счетчики обеспечивают наивысшее быстродействие.С помощью дополнительных логических элементов можно организоватьцепь обратной связи и изменить коэффициент счета в пределах2(n-1) < Kсч < 2n.

Для этого сигналы с выходов определенных триггеровподключаютсяквходамлогическойсхемы,котораяпридостижениинужного числа импульсов формирует управляющий сигнал и подает его навходRпринудительногосбросатриггероввнулевоесостояние.Например, счетчик до 10:┌─┬──┬─┐──┤C│ST│0├────────── Q0│ │ │1├─┬──────── Q1┌─┤R│ │2├─┼──────── Q2│ │ │ │4├─┼─┬────── Q4│ └─┴──┴─┘ │ │ ┌───┐││ └─┤ & ├──┐│└───┤│ ││└───┘ │└─────────────────────┘0123456789012345C┌─┐ ┌─┐ ┌─┐ ┌─┐ ┌─┐ ┌─┐ ┌─┐ ┌─┐ ┌─┐ ┌─┐│┌─┐ ┌─┐ ┌─┐ ┌─┐ ┌─┐ ┌─┐─┘ └─┘ └─┘ └─┘ └─┘ └─┘ └─┘ └─┘ └─┘ └─┘ └─┘ └─┘ └─┘ └─┘ └─┘ └─┘ └─Q0 ┌───┐┌───┐┌───┐┌───┐┌───┐│ ┌───┐┌───┐┌───┐───┘└───┘└───┘└───┘└───┘└───┘└───┘└───┘└─Q1┌───────┐┌───────┐││┌───────┐┌────────┘└───────┘└───────┴───────┘└───────┘Q2┌───────────────┐│┌────────────────────────┘└───────────────────────┘Q4┌───────┐│───────────────────────────────┘└─────────────────────────.316.

МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ СИСТЕМЫ.МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ СИСТЕМОЙ называют специализированную информационную или управляющую систему, построенную на основе МП средств.МИКРО - ЭВМ или МИКРОКОМПЬЮТЕРОМ, называют устройство обработкиданных,содержащееодин или несколько МП,БИС ПЗУ и ОЗУ, БИСуправления вводом - выводом информации и некоторые другие схемы.Микро - ЭВМ в такой конфигурации частовстраиваемых в различные станки,применяютвкачествемашины, технологические процессыуправляющих устройств.Микро - ЭВМ широкого назначения,вычислительных работ иоснащаютсяуправлениянеобходимымииспользуемые для выполнениясложнымипереферийнымитех.процессами,устройствами:дисплеями,печатающими устройствами, НГМД, НЖМД, АЦП, ЦАП и др.Микрокомпьютер снебольшимивычислительными ресурсами иупрощенной системой команд, ориентированный не на производствовычислений, анавыполнениепроцедур логического управленияразличным оборудованием называют программируемым микроконтроллеромили просто МИКРОКОНТРОЛЛЕРОМ.Логическаяорганизация(архитектура)достижение универсальности применения,МПориентировананавысокой производительности итехнологичности.Универсальность МПпримененияпозволяющимиобеспечиваетсяпроизводитьопределенных функций,атакжеопределяется возможностью их разнообразногопрограммнымпрограммнуюнастройкумагистрально - модульныйспециальнымиархитектурно–управлениемМПнаМП,выполнениепринцип построения,логическимисредствами:32сверхоперативнойпрерываний,схемамирегистровойпамятью,многоуровневойсистемойпрямым доступом к памяти, программно - настраиваемымиуправленияввода-выводаидр.Относительновысокаяпроизводительность МП достигается использованием для их построениябыстродействующихрешений,электронныхсхемиспециальныхархитектурныхтаких как стековая память, разнообразные способы адресации,гибкая система команд.Типичная структура МП устройства (системы)Нарисунке6.1представленапредназначеннойдляобработкипроцессом.ПримернотакуюжетипичнаяданныхструктуруструктураилиМПуправленияимеютмикро-ЭВМсистемы,некоторымширокогоназначения.

Центральное место в системе занимает микропроцессор. Онвыполняет арифметическиеилогическиеоперациинад данными,осуществляет управление процессом обработки информации┌───────┐ :┌──────┐││ :< интерфейс микропроцессора│││├─:─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┤│││ :Ш И Н АА Д Р Е С А│││├─:──────────┬┬─────────────────┬┬──────────────────────────────────────────────────┤Схемы │││ :││││/\/\│││├─:──────────┴┴─────────────────┴┴─────────────────┴┴─────────────────┴┴────────────┤││ М П │ :Ш И Н АД А Н Н Ы Х│расши-││├─:──────────┬┬─────────────────┬┬─────────────────┬┬─────────────────┬┬────────────┤│││ :││ /\││ /\││ /\││ /\│││├─:──────────┴┴──┴┴─────────────┴┴──┴┴─────────────┴┴──┴┴─────────────┴┴──┴┴────────┤рения │││ :Ш И Н АУ П Р А В Л Е Н И Я│││├─:──────────┬┬──┬┬──┬┬─────────┬┬──┬┬──┬┬─────────┬┬──┬┬─────────────┬┬──┬┬────────┤│││ :││ ││ ││││ ││ ││││ ││ /\││ ││ /\││└───────┘ :.....................................

.....................................└───┬──┘/\::││ ││ ││││ ││ ││: :││ ││ ││││ ││ ││:│││::\/ ││ \/\/ \/ \/: :\/ \/ \/\/ \/ \/:│..........:: ┌─────┴┴─────┐┌────────────┐ : : ┌────────────┐┌────────────┐ :│┌──┴┴───┐: ││││ : : │параллельные││ последова- │ :││схема │: │П З У││О З У│ : : │УВВ││ тельные│ :││синхро-│: ││││ : : │││УВВ│ :││низации│: └─────┬──────┘└──────┬─────┘ : : └─────┬──────┘└─────┬──────┘ :││и нач. │:< интер│фейс памяти│: :< интер│фейс переферийного│оборудо-:││установ:││: :││вания││ ки├────────────────┴───────────────────┴─────────────────┴──────────────────┴─────────────┘└───────┘Рис.6.1.

Магистрально - модульный принцип построения МП системы.7. ПОНЯТИЕ И АРХИТЕКТУРА МИКРОПРОЦЕССОРА.Микропроцессор (МП) - это микросхема или совокупность33небольшогочисламикросхем,выполняющаянадданнымиарифметические и логические операции и осуществляющая управлениевычислительным процессом.Любой микропроцессорможнопредставитькак устройство,состоящее из четырех логически законченных узлов:┌────────────────┐│Устройство││управления│└────────────────┘AA│ . . .

│VV┌────────────────┐│ Операционное ││устройство│└────────────────┘AA│ . . . │VV┌────────────────┐│Внутреннее││ запоминающее ││устройство│└────────────────┘AA│ . . . │VV┌────────────────┐│ Интерфейсные ││схемы│└────────────────┘выполняет функции выборки, декодированияивычисления адресов операндов, генери-руетпоследовательностимикрокомандиосуществляет синхронизацию системы.производит операции над данными.Служит для временного хранения данных ипромежуточных результатов.осуществляютсвязьМПс периферийнымисхемами.Рис.7.1.Связь между узлами осуществляется припомощишин.Шиныразличают по характеру передаваемой информации:- шина данных;- шина адреса;- шина управления.┌──────┐┌───┐│Буфер-││ П │┌──────────────────────────────────────────┤ ные │ /────\ │ А │34│Внутренняя шина данных││< ШД >│ М │└──────────────────────────────────────────┤схемы │ \────/ │ Я │/\/\/\/\│││ Т │││││││││└──────┘│ Ь │\/\/\/\/││┌────────┐ ┌───────┐ ┌───────┐ ┌────────┐│ И │││ │Регистр│ │Регистр│ ├────────┤│││├─>││ ││ │:││ П │\│ │призна-│ │команд │ │Регистры││ О │\ А Л У │ │ков│ ││ ├────────┤│ Р │/│ └────┬──┘ └────┬──┘ ├────────┤│ Т │/││││регистр │ ┌──────┐│ Ы ││││││адреса │ │Буфер-│││││││└──┬──┬──┘ │ ные │ /────\ │ В │└──────┬─┘│││ └────┤│< ША >│ / ││││││схемы │ \────/ │ В ││VV└───────┤│││┌┴─────────┴─────────┴───────┐└──────┘└───┘Fтакт│Устройство управления│ /───────────────────\────>─┤│< шина управления>│и синхронизации│ \───────────────────/└────────────────────────────┘Рис.7.2.