Дж.Хиллбурн, П.Джулич Микро-ЭВМ и микропроцессоры (1979) (1092080), страница 39
Текст из файла (страница 39)
Аппаратные средства следует изучать в комплексе с необходимой дополнительной аппаратурой, так как структурой системы предусматривается использование вспомогательных схемных и программных средств. Фактором первостепенного значения является длина слова [21. Определяющими требованиями при ее выборе являются точность представления аналоговых сигналов, точность вычисления, разрядность используемых символов, а также разрядность параллельно принимаемых (выдаваемых) данных.
При определении длины слова следует в первую очередь исходить из требования простоты, а не эффективности применения. Другими важными особенностями архитектуры являются количество регистров центрального процессора, тип стека, возможность прерывания программы, интерфейс и типы ЗУ. Количество регистров процессора — важный фактор его структуры.
За счет регистров может быть сокращено количество обращений к основному Микропроцессоры и микро-ЭВМ 233 ЗУ, благодаря чему экономится память и уменьшается время вычислений. К регистрам ЦП в основном относятся регистры АЛУо индексные регистры и регистры общего назначения. Стековая память используется для организации обращений к стандартным подпрограммам, обработки прерываний и временного хранения данных. Аппаратные стеки, входящие в состав ЦП, применяются как проталкивающие стеки. Программные стеки находятся в ОЗУ, но при этом указатель стека размещается на том же кристалле, что и центральный процессор. Аппаратный стек имеет меньшее время обращения, но его объем ограничен количеством отводимых для него регистров в ЦП, в то время как объем программных стеков ограничен только объемом ОЗУ.
Быстродействие микропроцессора может быть определено путем оценки различных параметров: времени машинного цикла, времени пребывания в определенном состоянии, минимального времени выполнения команды, времени выполнения операции сложения иад содержимым регистров и времени реакции на прерывание. Время выполнения операции сложения над содержимым регистров — наиболее широко применяемый параметр прн оценке быстродействия, поскольку почти в каждом процессоре имеется такая команда. Указанные здесь способы не следует считать единственным критерием, позволяющим судить о быстродействии, так как они не учитывают логических возможностей системы команд. Изучение системы команд позволяет оценить степень гибкости средств программирования (3]. Возможность применения разных способов адресации (равд.
4.4) экономит память, упрощает программирование и повышает быстродействие за счет использования команд обращения к памяти длиной в одно слово. К другим важным особенностям следует отнести наличие арифметических операций (например, над числами в двоичном коде и в коде ВСП, умножения и деления, а также операций с удвоенной точностью), логических операций, а также операций управления вводом-выводом.
Ряд дополнительных микросхем, требуемых для микро-ЭВМ, определяет полноту ее комплектности. Так, часто бывают необходимы дополнительные схемы для формирования тактовых импульсов и импульсов синхронизации, управления памятью и вводом- выводом. Кроме того, они используются в качестве буферных регистров данных и адреса, мультиплексоров ввода, для управления прерываниями и обеспечения электропитанием. Как аппаратные, так и программные вспомогательные средства, предоставляемые фирмой-изготовителем, имеют большое значение для обеспечения нужд клиентов.
К вспомогательным средствам программного обеспечения относятся техническая документация и руководство по практическому применению микро-ЭВМ. Важным фактором работы системы является наличие в ней прототипных комплектов, необходимых для расширения функций и отладки 234 Глава 7 аппаратных и программных средств применительно к конкретной области использования. В такой комплект обычно входят микро- ЭВМ с расширенными функциями памяти, интерфейсом для подключения устройств ввода-вывода (таких, как телетайп), пультом управления, ППЗУ (программируемая память) и вспомогательные средства программного обеспечения.
Последние включают монитор, программу-редактор, ассемблер и др. Приводимые ниже справочные данные могут оказаться полезными при выборе нужного микропроцессора. СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ ПО МИКРОПРОПЕССОРАМн Стоимость Стоимость схемы не самый важный фактор, но он может оказаться главным в простой системе.
В данном случае основной составляющей стоимости обычно является стоимость схем вспомогательных средств. На эксплуатационные расходы, связанные с обслуживанием системы, также может оказать значительное влияние качество поставляемого вспомогательного оборудования. Вспомогательные средства Схема генератора тактовых импульсов и формирователей— число фаз. Источники питания — обычные или специальные. Буферные схемы — для согласования МОП-схем со схемами ТТТ. устройств ввода-вывода.
Количество логических схем управления (фиксаторов адресов и данных). Память — стандартная или специальная. Набор команд (хорошо составленный набор команд позволяет сократить требуемый объем памяти на 40о>о). Возможность простого контроля (тесты и элементы замены). Элементы замены для процессора (в условиях небольшого производства эти элементы легко обновлять). Вспомогательные средства, поставляемые изготовителем Аппаратные средства: прототипный комплект, механические устройства, элементы замены для процессора; элементы замены для памяти, элементы замены для интерфейса и кабели.
Программные средства: языки программирования высокого уровня, ассемблеры, программы пользователя — отладочные и редактирующие, программы-загрузчики — абсолютные и относительные, управление периферийными устройствами (телетайпы, уст- '> Иа статьи «Осноиные сведения о микропроцессорах», Е!«смол>с Рсоаас>в 17, № 9, стр.
41 (фенраль 197о). Микропроцессора и мокро-ЭВМ 235 ройства ввода с перфокарт, гибкие диски и др.), специальные подпрограммы (перевод из кода ВСР в двоичный код и из двоичного кода в ВСР, выполнение операций с плавающей точкой и т. д.). Литература От того, насколько хорошо представлена документация с описанием технических и программных средств, зависит время, затрачиваемое на изучение системы. Пользователь должен иметь в своем распоряжении: техническое руководство, руководство по программированию, рекомендации по применению, описание специальных устройств сопряжения (для подключения АЦП и ЦАП). Техническии персонал Правильно подобранный технический персонал позволит сократить время и стоимость создания новой системы и пуска ее в производство.
Штатное расписание должно предусматривать: Специалиста по системе, Специалиста по применению. Группу по'эксплуатации оборудования и группу технического обслуживания.. Технические характеристики Быстродействие Эффективность набора команд — сколько требуется команд для решения данной задачи (математической, управления процессом, обработки данных и т. д.). Время выполнения каждой команды. Микропрограммирование — можно лн изменить набор команд. Интерфейс Гибкость и пропускная способность устройств ввода-вывода: .количество периферийных устройств, которым можно управлять; количество команд, необходимых для каждого периферийного устройства; размер подпрограммы для управления каким-либо периферийным устройством; необходимое количество логических схем для управления. Гибкость и возможности прерывания: может ли процессор управлять прерываниями по опросу и по вектору и/или вести упорядоченное обслуживание запросов; количество прерываний, которое может обработать процессор.
Особые функции управления: сигналы разрешения (управле.ние по отдельной линии в случае, если требуется быстрый ответ нли простой интерфейс); ввод с опознаванием (опробование каждого входа с выдачей соответствующего ответа). 236 Глава 7 7.2. МИКРОПРОЦЕССОР 4004 ФИРМЫ ! в)ТЕ1. Первые применения микропроцессоров 4004 связаны с проведением экономических расчетов. Эти микропроцессоры представляют собой 4-разрядное устройство параллельного действия, выполненное с использованием р-канальной МОП-технологии со структурой адресации того же рода, что и ЭВМ Гарвардского класса [1]. Система работает от двухфазного генератора тактовых импульсов (максимальная частота 750 кГц), ее основной цикл (восемь периодов задающего генератора) составляет 10,8 мкс.
Микро-ЭВМ на базе процессора 4004 имеют присущую только ей архитектуру. Для хранения программ используется ПЗУ; каждое ПЗУ содержит порты ввода-вывода. Данные хранятся в ОЗУ, все ОЗУ имеют порты вывода. При первом знакомстве с системой складывается впечатление, что она трудна для понимания. Однако после преодоления некоторых трудностей система становится важным и полезным инструментом для разработчика. АРХИТЕКТУРА Микро-ЭВМ, выполненная на базе микропроцессора 4004, состоит из ряда устройств на интегральных схемах, работа которых основана на принципах отрицательной логики (равд.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
