Дж.Хиллбурн, П.Джулич Микро-ЭВМ и микропроцессоры (1979) (1092080), страница 57
Текст из файла (страница 57)
Е., А М!сговошри1ег-Вазед С)!Т Тегпнпа!, )(ос)очей 1п1егпа1юпа! Согр., 1975. 37. Расе Увегв Манна!, Напоив! Зеш(сопйис1ог Согр., Вес. 1974. 38. Рох Цг. А., )!еунпн б. и., Зг., А 8(пк!е СЫр 16-ЬИ Мкгоргосемог 1ог бепега! Аррнса1юп, )Чанопа! Беш!сепг(нс1ог Согр., 1974. УПРАЖНЕНИЯ 7.1. Укажите, к какому классу (Гарвардскому или Принстонскому) относятся следующие микропроцессоры: а) 1МР-4 фирмы )ч)а()опа1; б) РР8-4 фирмы Гхос)схче!1; в) 6800 фирмы Мо1ого!а; г) С08МАС фирмы цСА; д) РР8-8 фирмы Гхос)схче!1; е) РАСЕ фирмы !(а1!опа!.
7.2. Какой из микропроцессоров, перечисленных в упражнении 7.1, является пронраммируемым? Перечислите преимущества и недостатки программируемых микропроцессоров. 7.3. Какой из микропроцессоров, перечисленных в упражнении 7.1, имеет несколько аккумуляторов? Укажите преимущества микропроцессоров, имеющих два или более аккумулятора.
7.4. Перечислите и сравните возможности прерывания программы микропроцессоров 1МР-4 фирмы )ч)а()опа! и 4040 фирмы !п1е!. 22 — 719 338 Глава г 7.5. Выполните упражнение 7.4 для микропроцессоров 8080 фирмы 1п1е1 и 6800 фирмы Мо1ого!а. 7.6. Выполните упражнение 7.4 для микропроцессоров СОЯМАС фирмы КСА и РРЯ-8 фирмы Коскже!1.
7.7. Укажите преимущества, которые дает обработка прерываний в микропроцессоре РАСЕ фирмы Ха!!она!. 7.8. Перечислите и сравните возможности работы с ПДП микропроцессоров 8080 фирмы 1п1е1 и СОБМАС фирмы КСА. 7.9. Выполните упражнение 7.8 для микропроцессоров 6800 фирмы Мо1ого1а и РРБ-8 фирмы Кос1стче11. 7.10. Выполните упражнение 5.4, используя наборы команд каждого из микропроцессоров, указанных в упражнении 7.1. 7.11. Выполните упражнение 5.5 (равд. 5.6) для микропроцессоров, указанных в упражнении 7.1.
Глава 8 МЕТОДОЛОГИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ПРИМЕНЕНИЕ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СИСТЕМ К проектированию цифровых систем, в которых используются микропроцессоры, требуется иной подход, чем к проектированию систем «жесткой» логики [11. Комплекс технических средств н программных компонентов таких систем представляет единое целое. Отдельные элементы этого комплекса могут быть реализованы как аппаратным, так и программным путем, поэтому в процессе проектирования системы следует принять большое число компромиссных решений. По описанию некоторых широко используемых микропроцессоров, приведенному в гл. 7, можно судить о разнообразии архитектуры и больших возможностях микро-ЭВМ.
Выбор подходящей вычислительной машины для конкретной области применения является довольно сложной задачей. В настоящей главе мы рассмотрим и проиллюстрируем примерами основные этапы процесса проектирования, а также опишем ряд применений микропроцессоров. 8.1. МЕТОДОЛОГИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ Микро-ЭВМ с успехом используются в трех случаях. Во-первых, для замены систем, которые базируются на мини-ЭВМ.
В ряде таких систем возможности мини-ЭВМ используются далеко не полностью, и применение микро-ЭВМ в зкономическом отношении оказывается более предпочтительным. Во-вторых, когда имеют место системы, ориентированные на устройства «жесткой» логики (комбинационные и последовательностные'цепи). Микро-ЭВМ заменяют технические средства во многих таких системах, обеспечивая ббльшую гибкость, а зачастую и меньшую стоимость этих систем. Считается, что любую цифровую систему, в которой имеется более 50 вентилей, целесообразно заменить микро-ЭВМ. Основным препятствием к такой замене является снижение быстродействия системы.
Возрастание степени универсальности микро-ЭВМ обычно приводит к увеличению времени, требующегося на реализацию заданной функции. 340 Глава 8 В-третьих, это касается новых применений цифровой техники. Дешевизна вычислительных мощностей микро-ЭВМ способствуег множеству-оригинальных применений этих машин. В качестве примеров можно назвать игровые системы, бытовую технику и «интеллектуальные» измерительные приборы. Разработка систем на базе микро-ЭВМ включает шесть этапов: 1) формулирование проблемы, 2) оценку, 3) проектирование, 4) макетирование, 5) испытание модели и 6) усовершенствование системы.
В качестве примера рассмотрим процесс разработки интерфейса пишущей машинки Ве1ес1Нс фирмы 1ВМ для связи с ЭВМ или калькулятором, позволяющего осуществить асинхронную пе. редачу данных. Этот пример является как раз тем случаем, когда «жесткая» логика может быть эффективно заменена микро-ЭВМ. ФОРМУЛИРОВАНИЕ ПРОБЛЕМЫ Каждая, практическая разработка должна начинаться с четкого формулирования задачи, которую следует решить. Необходимо также точно определить характеристики внешних устройств, которые свяжут микро-ЭВМ с реальным миром. При этом ясно обозначатся функции, которые должна выполнять микро-ЭВМ, и временные соотношения, которые должны быть соблюдены. Чтобы сформулировать требования к памяти, следует также определить объем запоминаемых данных. После получения этой информации производят общую оценку возможности применения микро-ЭВМ и осуществляют выбор подходящего микропроцессора. Для случая интерфейса устройства Ье!ес!Нс необходимо обеспечить наличие показанных на рис.
8.1 входов и выходов. Входы от калькулятора или ЭВМ совместимы с ТТ)=схемами. Для определенности в качестве входного устройства будем рассматривать калькулятор. Система линий интерфейса включает шину с 8 линиями, по которой передаются данные в коде АЯСП, и четыре линии управления. Линия ввода-вывода содержит информацию о выполняемой операции — ввод или вывод.
При помощи линии «Управление» определяется наличие данных на 8-разрядной шине. При вводе,по сигналу с этой линии данные загружаются на 8-разрядную шину. Установка в состояние 1 линии «Флажок» показывает готовность интерфейса к передаче данных. Сигнал останова устройства Зе!ес1Нс поступает от калькулятора по линии «Останов». Линия «Останов» служит для прерывания работы этого устройства и .может использоваться для установки интерфейса в начальное состояние. Временная диаграмма последовательности сигналов при выполнении типичной операции ввода с калькулятора показана рис.
8.2. Калькулятор проверяет линию «Флажок», низкий уровень сигнала на которой соответствует готовности интерфейса Методология нроенгировиния 343 Рис. 8.1. Функция ввода-вывода интерфейса устройства Зе!ес1г!с. денете методе ддед ддед - дегдед Уееодееиее Рис, 8.2. Временнйе соотношения сигналов интерфейса при выполнении операи цин ввода с калькулятора.
к передаче. Далее калькулятор подает высокий уровень сигнала на линию управления и данные считываются интерфейсом. Восьмиразрядный код АЯС11, считываемый интерфейсом, необходимо затем преобразовать в код символов устройства Яе!ес1Пс (рис. 8.3) — 7-разрядный код, в котором разряд 7 используетси для проверки на четность.
Этот код не |похож на код АЬСН либо на какой-нибудь другой стандартный код 12]. Каждая из выходных линий устройства Ве!ес1Пс служит для привода в действие магнита, который управляет разворотом и вращением печатающей головки. Требуемый символ выбирается путем соответствующего разворота и вращения этой головки и печатается при ударе головки о бумагу.
Кроме того, имеются отдельные линии для подачи сигналов печати символов верхнего (ВР) и нижнего (НР) регистров, что достигается путем поворота головки на 180'. Операция. поворота должна быть завершена до выдачи на машинку сигнала символа. Дополнительные функции печати, такие, как возврат каретки, перевод строки, возврат на одну па- :342 Глава 8 Готодо понято Гиетияние юи ни /7оиинеение оиодни йиния магнита ЮР Иа еноты еим8оио8 Рис.
8.3. Типичная операция вывода на пишущую машинку. зицию, пробел, табуляция и блокировка клавиатуры, реализуются при помощи отдельных выходных линий, которые осуществляют привод в действие соответствующего магнита. Индикация сигнала «Готово»/«Занято» для пишущей машинки может быть логически ,реализована при помощи линий состояния устройства Зе!ес1Нс, что используется для управления асинхронной передачей данных на машинку.
Непосредственно перед передачей символа на машинку следует определить положение печатающей головки (это можно осуществить путем чтения информации двух линий состояния), чтобы убедиться, что последняя подготовлена для печати символа верхнего (нижнего) регистра. Временная диаграмма операции вывода приведена на рис. 8.3 для случая передачи символа верхнего регистра. Действие импульса, соответствующее подаче питания на магниты, завершается при переходе из состояния «Готово» в состояние «Занято». Требования к памяти определяются в основном объемом памяти, необходимым для осуществления преобразований кодов.
Для преобразования 7-разрядного кода АЯСП калькулятора в код символов устройства Зе1ес1Пс требуется максимум 128 ячеек памяти. Такой же объем памяти необходим и для обратного преобразования. Таблицу преобразований следует хранить в ПЗУ, так как ее данные постоянны. Таким образом, требуемый объем ПЗУ составит примерно 256 ~байт плюс память, необходимая для хранения программ. Для временного хранения передаваемых данных нужна память в несколько слов, для этой цели достаточно сверхопера.тивной памяти микропроцессора.
ОЦЕНКА После того как проблема сформулирована, производится обпцая оценка применения микро-ЭВМ (одной или нескольких) для ее решения. При этом рассматриваются следующие основные во. просы 11]: 1) функции, выполняемые системой; 2) требования, Методология лроекгированил 343 предъявляемые к техническим средствам; 3) временнйе ограничения и 4) потребность в памяти. Зачастую анализ выполняемых системой функций дает ясное представление о пригодности микро-ЭВМ для решения шоставленной задачи. Использование микро-ЭВМ особенно эффективно в системах, где необходимо реализовать сложные логические операции либо принимать решения на основе информации о прошлом или текущем состоянии системы.
Микро-ЭВМ способна выполнять чрезвычайно сложные логические операции. При использовании «жесткой» логики усложнение логических функций системы приводит к увеличению дополнительного технического оборудования. В системах с единой шиной ввода-вывода применение микро-ЭВМ имеет ряд дополнительных преимуществ. На примере интерфейса устройства Яе!ес1Нс видно, что при наличии в системе шины данных естественно использовать микро- ЭВМ. Кроме того, заметим, что при асинхронной передаче данных часто проводится проверка разрядов состояния и выполнения условных операций, что легко реализоватыпри помощи микро-ЭВМ. Преобразование кодов (АВСП в код Яе!ес1Нс) можно также эффективно выполнять на мнкро-ЭВМ.
Поэтому в данном случае в функциональном отношении использование микро-ЭВМ является целесообразным. Физические размеры и стоимость системы зависят от количества необходимых технических средств, которое в значительной степени определяется операциями ввода-вывода. Оценить потребность в технических средствах можно на основании анализа следующих вопросов [1]: 1. Сколько требуется каналов ввода-вывода для организации сбора н передачи данных? 2. Для всех ли каналов должна быть одинаковой скорость передачи данных? 3. Все ли каналы должны обрабатывать одинаковое количество данных? 4. В какой форме передаются данные по каналам (параллельно или последовательно)? 5.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
