Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
62. Общая классификация микропроцессорных средств .
Микропроцессоры с аппаратным принципом управления характеризуются фиксированной разрядностью шин адреса и данных и неизменяемой системой команд. Последняя характеристика подразумевает, что набор возможных элементарных действий процессора образует конечное фиксированное множество, причем каждому действию соответствует конкретный управляющий код - код команды. Указанное свойство определяется тем, что в состав процессора входит блокдешифрации команд, функционирующий по жесткой аппаратной логике.
Микропроцессорный комплект (МПК) - набор СБИС и БИС с общими конструктивно-технологическими принципами и электрическими характеристиками (уровни сигналов, быстродействие), предназначенных для построения функционально полнофункциональной микропроцессорной системы (МПС) для задач вычислений или управления. В состав МПК входят собственно центральный процессор (ЦП), или микропроцессор, арифметический сопроцессор - средство эффективной реализации вычислительных действий под управлением ЦП, а также контроллеры периферийных функций с программной настройкой режимов: порты параллельной и последовательной связи, таймеры - средства реализации временных интервалов, контроллеры прерываний и прямого доступа к памяти.Микросхемы ПЗУ и ОЗУ не входят в состав МПК и образуют самостоятельные функциональные группы.
63. Функциональная классификация микропроцессоров.
64. Промышленные компьютеры.
Промышленный компьютер — компьютер, в аспекте технического средства предназначенного для обеспечения работы программных средств в промышленном производственном процессе на предприятии: например АСУ ТП в рамках автоматизации технологических процессов. Первым промышленным компьютером принято считать выпущенный в 1984 году IBM 5531 IndustrialComputer. Промышленный компьютер — универсальный термин который может обозначать любой компьютер, не обязательно IBM PC-совместимый, не обязательно с архитектурой x86 и не обязательно адаптированный к неблагоприятным условиям. Его характеристики определяются потребностями конкретной задачи и конкретного заказчика. Промышленный ПК является частным, но наиболее распространенным видом промышленных компьютеров, являясь более сложным решением по сравнению с программируемым контроллером или встраиваемыми системами.
Область применения:
65. Структура микроконтроллера.
Микроконтроллер представляет собой вычислительную систему, реализованную в виде одной интегральной схемы, и включает следующие основные блоки: ядро, память программ и память данных, периферийные устройства.
Ядро микроконтроллера реализует процесс управления, задаваемый программой. На базе микроконтроллерного ядра фирмами-производителями интегральных схем разрабатываются изделия, различные по номенклатуре модулей памяти и
периферийных устройств, но совместимые между собой по системе команд и циклам
обмена данными. Множество совместимых по этому признаку МК носит название
семейства микроконтроллеров.
Память программ предназначена для хранения управляющих программ.
Необходимые для процесса управления данные располагаются в памяти данных.
Периферийные устройства предназначены для обеспечения сопряжения
МК с внешними объектами и аппаратной реализации ряда управляющих функций.
Микроконтроллеры, как и вычислительные машины других классов, реализуются на основе гарвардской или принстонской архитектур. В микроконтроллерах, выполненных на основе гарвардской архитектуры, программы и данные
располагаются в логически независимых блоках памяти с различными методами
доступа. В микроконтроллерах, выполненных на основе принстонской архитектуры,
программы и данные могут располагаться в общем блоке памяти; для обращения
используется единый метод доступа.
66. Ядро микроконтроллера.
В состав ядра МК входят процессор, тактовый генератор и контроллер ши-
ны (рис. 1-3). Процессор непосредственно осуществляет процесс переработки ин-
формации, представленной в виде двоичных кодов, и управление этим процессом в
соответствии с программой, представляющей собой последовательность команд.
Тактовый генератор осуществляет формирование последовательности опорных сиг-
налов, синхронизирующих протекание процессов в узлах МК, на основе внешней по-
следовательности опорных импульсов. Контроллер шины осуществляет формиро-
вание распространяемой по внутренней шине многофазной импульсной последова-
тельности, тактирующей различные стадии выполнения команд в МК, и необходимой
для организации обмена данными с периферийными устройствами МК.
Команды располагаются по заданным адресам (номерам ячеек) в памяти
команд и представляют собой управляющие коды, описывающие выполняемую опе-
рацию и задающие операнды (данные, над которыми выполняется операция).
Каждый МК обладает определенной системой команд, характеризуемой
списком команд и их форматом. Список команд представляет собой набор операций,
выполнение которых предусмотрено на процессоре данного МК. В списке команд
любого МК можно выделить четыре группы операций:
- операции передачи данных (между ячейками памяти МК, а также други-
ми программно доступными элементами МК);
- арифметические операции (сложение, вычитание, умножение, деление);
- логические операции ("И", "ИЛИ", инверсия, исключающее "ИЛИ", раз-
личные сдвиги);
- операции передачи управления (безусловный переход по заданному
адресу, переход по условию равенства или неравенства операндов, переход на под-
программу и возврат из нее и т.п.).
Формат команды позволяет определить тип выполняемой на очередном
шаге программы операции, входные и выходные операнды, а также адрес команды,
подлежащей выполнению на следующем шаге программы.
Тип выполняемой команды задается кодом операции (КОП).
Для задания операндов применяются следующие методы указания их ло-
кализации (способы адресации):
- неявная: операнд не указывается в связи с однозначностью доступа к
нему (например, в связи с единственно возможным его размещением);
- непосредственная: входной операнд помещается в тело команды (на-
пример, с целью задания констант);
- прямая: в команде указывается адрес в памяти данных, по которому
расположен операнд;
- косвенная: в команде указывается адрес ячейки в памяти данных, со-
держащей адрес ячейки в памяти данных, по которому расположен операнд (напри-
мер, при организации доступа к последовательно расположенным данным при неод-
нократном повторении участка программы удобно изменять значение операнда ко-
манды, тем самым меняя адрес искомого данного);
- относительная: в команде указывается адрес ячейки в памяти данных,
содержимое которой, будучи сложенное с некоторой величиной (например, зада-
ваемой неявно), даст адрес ячейки в памяти данных, по которой расположен иско-
мый операнд (например, при обращении к элементу таблицы данных, удобно опре-
делять искомый операнд по смещению относительно начала таблицы).
Адрес следующей исполняемой команды задается неявно как адрес памя-
ти программ, следующий за адресом выполняемой в данный момент команды, что
объясняется преобладанием в большинстве программ линейных участков последо-
вательностей команд. Для его явного задания при организации циклов, подпро-
грамм, ветвлений по условиям и т.п., применяют команды, КОП которых кодирует
определенную операцию передачи управления.
В состав систем команд большинства МК включены (по количеству адре-
суемых в одной команде операндов) одно-, двух-, трех- и безадресные команды.
Процедура выполнения команд в МК сводится к следующему.
По окончании действия импульса сброса проводится инициализация реги-
стров ядра МК. В указатель команды заносится адрес начального пуска.
По адресу, содержащемуся в указателе команды, из области памяти про-
грамм под воздействием управляющих сигналов, формируемых контроллером ши-
ны, в регистр команд загружается очередная команда исполняемой контроллером
программы.
Выполнение любой команды представляет собой последовательность
элементарных действий (микроопераций): определение количества требуемых для
операции операндов, определение локализации необходимых операндов, их извле-
чение, формирование кода действия для исполнительного блока, ожидание оконча-
ния исполнения операции, определение локализации результатов, занесение ре-
зультатов, определение адреса следующей команды и ряд других. Конкретный
перечень микроопераций, реализуемый при выполнении очередной команды, опре-
деляется ее КОП.
67. Память микроконтроллера.
На кристалл микроконтроллера интегрированы два блока памяти: память
программ и память данных. В связи с ориентацией МК на функционирование в авто-
номном режиме память программ должна сохранять содержимое в отсутствие на-
пряжения питания (т.е. являться энергонезависимой), а для упрощения внутренней
архитектуры МК и возможности работы в широком диапазоне частот тактового гене-
ратора память данных должна обладать статической архитектурой (т.е. не требовать
регенерации).
Обобщенная структура модуля памяти показана на рис. 1-4. Модуль памя-
ти состоит из матрицы запоминающих элементов, организованной в виде N m-
разрядных строк, дешифратора адреса ячейки и буферного каскада.
Разрядность шины адреса такого модуля памяти составляет n=log2N, а
разрядность шины данных – m. Информация о номере подлежащей выборке ячейки
в виде кода адреса поступает на дешифратор, активизирующий одну из строк мат-
рицы запоминающих элементов генерацией высокого логического уровня на одном
из своих выходов. При этом (в зависимости от поступающих сигналов управления)
логические уровни всех запоминающих элементов выбранной строки поступают че-
рез буферный усилительный каскад на шину данных (ситуация чтения состояния
ячейки), либо передаются с шины данных через буферный усилительный каскад на
запоминающие элементы выбранной строки (ситуация записи состояния ячейки). Ло-
гические состояния запоминающих элементов прочих строк не изменяются и не ока-
зывают влияния на выходные логические уровни.
Энергонезависимая память программ является постоянным запоминаю-
щим устройством (ПЗУ). Каждый запоминающий элемент ПЗУ находится в том логи-
ческом состоянии, в которое он был переведен при занесении информации в ПЗУ
(программировании).
В зависимости от количества допустимых циклов записи управляющей
программы в ПЗУ различаются однократно и многократно программируемые модули.
В однократно программируемых ПЗУ каждый запоминающий элемент мат-
рицы допускает только одну смену состояния. Запись программы в ПЗУ может про-
изводиться либо в условиях промышленного производства при изготовлении кри-
сталла микроконтроллера ("по маске"), либо пользователем с помощью программа-
тора. ПЗУ такого типа наиболее дешевы, так как каждый элемент матрицы предель-
но прост.
68. Параллельные порты ввода-вывода предназначаются для обмена микро-контроллера и внешнего объекта данными, представленными в виде логических сигналов, передаваемыми через линии ввода-вывода микросхемы. В общем случае с каждым портом связаны регистр данных (для хранения выводимой Из МК на объект информации или для хранения информации, введенной в МК с объекта), система управления (для задания режимов работы порта ) и выходной каскад, решающий Задачи усиления и сопряжения сигналов
.
Структура порта показана на рис. 1-8.
69.
70.
71.
72.