АрхЭВМ_Лаб.раб2007_Часть2_Раб2_589 (1075204), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

Для управления памятью в состав МК включены: микроинструк­ция СЕ, разрешающая обращение к устройствам памяти; микроин­струкция W/R, задающая режим работы ОЗУ.

Для управления операционным блоком в МК входят микроин­струкция F, которая задает 7-разрядным кодом выполняемую про­цессором операцию, микроинструкция К, выполняющая функцию маскирования разрядов ОБ, и микроинструкция С, состоящая из двух разрядов и задающая код CI в ОБ. Значения сигнала CI в ОБ представлены ниже.

Для обработки сигналов от КУ используется микроинструкция INE, формирующая строб разрешения прерывания для БПП. На информационные входы БПП подаются сигналы от управляющей клавиатуры, задающие восемь режимов работы микроЭВМ. Состоя­ния входов БПП опрашиваются только после выполнения после­довательности микрокоманд, относящихся к данной команде. Для обеспечения этого условия опрос БПП осуществляется по микроин­струкции INE лишь после выполнения команды, и поэтому она раз­мещается в последней микрокоманде.

Возникновение запроса на одном из входов БПП обусловливает появление сигнала IA (низкий уровень) на выходе БПП в момент опроса его микроинструкцией INE. По возникшему сигналу IA устройство управления переходит к программе анализа сигнала, вызвавшего прерывание исполняемой программы. В результате вы­полнения программы анализа происходит переход к программе, на­чальный адрес которой определяется выходным кодом БПП, соот­ветствующим появившемуся входному сигналу с управляющей клавиатуры.

Работой внешних устройств управляют микроинструкции IOR — запрос обмена с внешним устройством и SR — запрос обмена с пла­той звуковой индикации.

Б
лок оперативного запоминающего устройства. Оперативное за­поминающее устройство микроЭВМ имеет объем 256 слов по 8 разрядов, или 256 байт, и выполняет функцию хранения рабочих программ, данных и адресов. Реализовано ОЗУ на восьми микро­схемах К561РУ2 объемом 256 бит, причем каждый кристалл ОЗУ обеспечивает хранение одного разряда слова. Выбор ОЗУ К561РУ2 обоснован следующим: низкая потребляемая мощность (50 мкВт); возможность сохранения информации в ОЗУ при выключении микро­ЭВМ при условии питания ОЗУ от аккумулятора или батарей; со­ответствие объема ОЗУ (256 бит) 8-разрядной шине адреса.

Микросхемы К561РУ2 выполнены по К-МОП-технологии, поэто­му для согласования выходов микросхем с ТТЛ-входами в ОБ при­менены буферные усилители К561ПУ4. На схеме (рис. 9.7) выходы микросхем ОЗУ DMO — DM7 поступают на входы буферных уси­лителей, а их выходы МО — М7 образуют шину данных из ОЗУ (магистраль М).

Для управления работой ОЗУ используются поступающие из УУ два сигнала: W/R—запись/считывание (определяет режим) и СЕ — выбор кристалла (разрешает работу ОЗУ).

Работа ОЗУ в режиме считывания информации. Для считыва­ния информации из ОЗУ необходимо последовательно выполнить следующие процедуры (рис. 9.8, а): выставить на шину адреса код ячейки ОЗУ, с которой считывается информация; установить в “0” сигналы W/R и СЕ.

Длительность управляющего сигнала СЕ должна превышать 1,2 мкс, поэтому считывание информации из ОЗУ требует в данной микроЭВМ трех тактов (Т=0,5мкс).

Работа ОЗУ в режиме записи информации. Для записи инфор­мации в ОЗУ необходимо выполнить следующее: выставить на ши­ну адреса код адреса, в который необходимо занести информацию; выставить на шину данных записываемую информацию; установить в “1” сигнал W/R, переводящий ОЗУ в режим записи, и в “0” сигнал С
Е, разрешающий запись информации.

Длительность сигнала записи равна 1,2 мкс, после этого сигнал СЕ может быть снят, т. е. переведен в “1” (рис. 9.8, б). Запись ин­формации в ОЗУ, так же как и при считывании, производится за три такта.

Для расширения функциональных возможностей в схему ОЗУ введен элемент 2И — НЕ, позволяющий производить стробирование СЕ:

Здесь * — произвольное состояние,

Таким образом, при подаче сигнала низкого уровня на вход BLK сигнал СЕ переводится в “1” и работа ОЗУ блокируется, при этом выходы DM ОЗУ переводятся в высокоимпедансное состояние. Этот оежим используется при подключении к шине внешнего ПЗУ. Управляющий сигнал СЕ посту­пает на входы ОЗУ через инвер­тирующий элемент.

Клавиатура KD и KY. Проце­дура загрузки в память микро­ЭВМ рабочей программы и ис­ходных данных может быть вы­полнена с помощью клавиатуры, сигналы с которой считываются и анализируются самой микро­ЭВМ. Широкое распространение получила шестнадцатеричная си­стема счисления, формирующая двоичные коды вводимых данных.

Формирование двоичных ко-з,ов, соответствующих замыканию одной из 16 кнопок, может выполняться микроЭВМ при подключе­нии кнопок в соответствии со схемой рис. 9.9.

Для формирования двоичных кодов последовательно формиру­ются нулевые уровни на шинах АО—A3. Замыкание одного из кон­тактов 0-3 обеспечивает прохождение нулевого уровня на один из выходов ВО— ВЗ клавиатуры в момент формирования сигнала на шине АО. Код на шинах ВО — ВЗ однозначно определяет нажатую кнопку. При замыкании одной из кнопок 4—7 выходной сигнал на шинах ВО — ВЗ возникает во время формирования сигнала на шине А1 и т. д.

Формируется двоичный код специальной программой, учитыва­ющей время появления сигнала на шинах ВО — ВЗ и устраняющей возможные импульсные помехи на шинах В и влияние дребезга кон­тактов клавиатуры. Более подробно программа считывания сигна­лов клавиатуры будет рассмотрена дальше.

К
роме клавиатуры шестнадцатеричного кода, в микроЭВМ пре­дусмотрены клавиши для задания режима работы: сброс R, поша­говое RS (run step) и циклическое RS (run cycle) исполнение ко­манд, установка адреса ОЗУ SA (set address), запись в ОЗУ W1 (write increment), чтение содержимого ОЗУ с уменьшением и увели­чением следующего адреса RD, RI (read decrement, read increment), загрузка аккумулятора LA (load асе.). Информация с клавиатуры задания режимов работы поступает на входы ВПП в УУ.

9.2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ МИКРОЭВМ

Операционная система микроЭВМ. Структура: операционной си­стемы микроЭВМ приведена па рис. 9.10, (блок 1 — переход в об­щую системную программу). Работа микроЭВМ начинается с установки значений во всех регистрах ЦПЭ. Вызывается начальная установка нажатием клавиши R (reset) или при первоначальном включении питающего напряжения. В процессе начальной уста­новки обнуляются регистры ЦПЭ AC, RA, PC и программно форми­руется звуковой сигнал, представляющий собой нарастающий зву­ковой тон.

После начальной установки системных регистров микроЭВМ пе­реходит к программе анализа сигналов клавиатуры, задающих ре­жим работы. Схема программы представлена на рис. 9.11. Начи­нается программа блоком анализа выхода IA БПП, который примет уровень логического нуля при нажатии одной из клавиш, задающих режим. При IА=0 управление передается блоку временной за­держки, позволяющему устранить влияние, случайного сигнала на выходе IA. При повторном опросе сигнала IA через время т управ­ление передается первому блоку при исчезновении запроса пре­рывания (IА=1), а в случае повторного подтверждения сигнале IА=0 формируется код прерывающей программы , на выходах КО — К2 БПП и после подпрограммы формирования звукового сигнала управление передается программе, вызванной нажатой кнопкой.

Во многих режимах микроЭВМ используется шестнадцатеричная клавиатура для ввода кодов исходных данных и программ. Формирование 8-разрядного кода, соответствующего нажатым кла­вишам, осуществляется в соответствии с программой BTN, схема которой представлена на рис. 9.12. Начинается программа с ана­лиза сигнала по информационной шине В, который появится в слу­чае нажатия одной из шестнадцати клавиш. Формирование двоич­ного кода, соответствующего нажатой клавише, осуществляется последовательной генерацией единичных кодов на одной из верти­кальных шин клавиатуры (шины АО — A3 ЦПЭ) и анализом сигна­лов на горизонтальных шинах клавиатуры, поступающих на входы ВО — ВЗ ЦПЭ (см. рис. 9.9). Единичный сигнал на шинах ВО — ВЗ определяет код нажатой клавиши, при этом код шин АО — A3 с еди­ничным сигналом соответствует младшим разрядам, а код шин ВО — ВЗ, в котором был сформирован единичный сигнал,— старшим раз­рядам вводимого числа.

Д
ля устранения случайного сигнала при анализе шины В кла­виатура опрашивается повторно через время  после появления пер­вого сигнала. Время  выбирается большим, чем время переходных процессов сигнала клавиатуры. При подтверждении сигнала на ши­не В программно формируется четырехразрядный код, соответст­вующий нажатой клавише. При первом нажатии клавиши код за­носится в старшие разряды формируемого слова. Блоки 6—8 фиксируют момент отпускания кнопки с учетом переходных процес­сов. В блок 7 управление передается после первого момента исчезновения сигнала на шине В и после подтверждения через время  исчезновения сигнала на шине. Процедура повторяется для записи младших разрядов слова. Завершается ввод кода после двух нажатий кнопок. Обращение к подпрограм­ме формирования кодов из системных про­грамм осуществляется через стековую па­мять.

К системным программам относятся про­граммы загрузки данных в аккумулятор La (load асc.), установления адреса SA (set address), чтения содержимого памяти с уве­личением адреса RI (read increment), чтения содержимого памяти с уменьшением адреса RD (read decrement), записи в память с увеличением адреса WI (write increment), пошагового исполнения рабочей программы RS (run step), циклического выполнения рабочей программы RC (run cycle).

Системная программа LA служит для записи в аккумулятор кода с клавиатуры. Схема программы приведена на рис. 9.13, а. Начинается программа с заполнения стека адресом выхода из подпрограммы BAG и обращением к подпрограмме BTN. Затем подпрограммой BTN записывается в АС код нажатых клавиш и содержимое R8 (программный счетчик PC) записывается в RA. Программа SA обеспечивает запись в PC и RA кода с клавиатуры (рис. 9.13, б).

П
рограмма RI предназначена для просмотра содержимого ОЗУ начиная с адреса, установленного в RA, с увеличением его на еди­ницу после каждого нажатия клавиши RI (рис. 9.13, в).

Программа RD аналогична предыдущей, но отличается тем, что содержимое RA уменьшается на единицу (рис. 9.13, г).

Программа WI предназначена для загрузки ячейки ОЗУ с кла­виатуры по адресу, установленному в RA, с последующим наращи­ванием адреса (рис. 9.13, д).

Программы циклического и пошагового исполнения рабочих программ (см. рис. 9.10) начинаются с установки триггера s устрой­ства управления в “1” при циклическом исполнении и в “0” — при пошаговом.

Затем в рабочие регистры процессора переписывается информа­ция из специальной области ОЗУ (рис. 9.14), которая была зане­сена туда из регистров после выполнения последней команды перед остановом. Таким образом восстанавливается состояние регистров. Эта операция необходима, так как системны" программы операци­онной системы используют те же регистры ЦПЭ, что и рабочая программа. Затем выполняется очередная команда, номер которой определяется содержимым программного счетчика PC (R8). После этого анализируется состояние триггера s, При единичном коде триггера s последовательно, исполняются всё команды программы, при нулевом коде после каждой команды происходит останов рабо­чей программы и информация из регистров ЦПЭ переписывается в ОЗУ для хранения, а системные команды операционной системы могут использовать регистры процессора. При выполнении очеред­ной команды управление передается программе анализа сигналов клавиатуры. Для выполнения следующего шага рабочей програм­мы необходимо нажать кнопку RS, после чего повторится описан­ная процедура.

Микропрограммирование. Выполнение программ в микроЭВМ с микропрограммным управлением может осуществляться либо в со­ответствии с последовательно­стью микрокоманд, записанной в ПЗУ в виде рабочей програм­мы, либо в соответствии с по­следовательностью команд, за­писанных в виде рабочей про­граммы в ОЗУ. Во втором случае в ПЗУ содержатся микрокоманды, обеспечиваю­щие выполнение системы ко­манд. Каждая команда имеет начальный адрес первой мик­рокоманды. Заканчиваются ко­манды микрокомандами обра­щения к операционной системе.

М
икропрограммная реали­зация команд на ПЗУ позволя­ет изменять систему команд простой заменой ПЗУ с записанной новой системой команд без изменения остальных блоков микроЭВМ. Для каждого конкретного случая применения мик­роЭВМ разработчик имеет возможность использовать свою систему команд, наиболее полно соответствующую решаемой задаче [З].

Рассмотрим некоторые команды, реализованные в исследуемом лабораторном стенде. Команда 0R6 обеспечивает обнуление ре­гистра R6 ЦПЭ. Команда состоит из одной микрокоманды (табл. 9.5). Адрес команды 0R6 соответствует коду этой коман­ды, т. е. старшие разряды адреса (А1 — А8)₁₆, образуют шестнадцатеричный код BD₁₆. При входе в команды младшему разряду адреса АО присваивается код “1”. Микроинструкция NA участвует в формировании адреса следующей микрокоманды и задает код адреса, .разрядов (А1—А8) следующей микрокоманды. Адрес А0 за­дается выходным сигналом мультиплексора MS. Рассматриваемая команда состоит из одной микрокоманды, поэтому должна завер­шаться обращением к системной программе. Согласно рис. 9.10, выполнение любой команды завершается обращением к блоку си­стемной . подпрограммы шаг/цикл, осуществляющему опрос режима работы микроЭВМ.

Характеристики

Список файлов книги