Реферат: Структурная схема ЭВМ - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Структурная схема ЭВМ

Банк рефератов / Радиоэлектроника

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 425 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

ОГЛАВЛЕНИЕ 1. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ЭВМ . ПОКОЛЕНИЯ ЭВМ 3 2. СИСТЕМЫ СЧИСЛЕНИЯ. 4 3. АРИФМЕТИЧЕСКИЕ ДЕЙСТВИЯ НАД ДВОИЧНЫМИ ЧИСЛАМИ 6 3.1 Вычитание с применением обратного кода. 6 3.2 Образование дополнительного кода. 7 4. УЗЛЫ ЭВМ. 7 5. СУММАТОР 8 6. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ СУММАТОР 9 7. АРИФМЕТИКО - ЛОГИЧЕСКОЕ У СТРОЙСТВО (АЛУ ) 10 8. ДЕШИФРАТОР 12 9. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ С ЦИФРОВОЙ ИНДИКАЦИЕЙ 14 10. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОДА 8421 В 2421 15 11. ПРОГРАММИРУЕМАЯ ЛОГИЧЕСКАЯ МАТРИЦА (ПЛМ ) 16 12. НАКАПЛИВАЮЩИЙ СУММАТОР 17 13. ОСНОВНЫЕ МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ КОМПЛЕКТЫ 18 14. ТИПОВАЯ СТРУКТУРА ОБРАБАТЫВАЮЩЕЙ ЧАСТИ МП 21 15. МИКРО ЭВМ НА БАЗЕ МП К 580 22 16. ФОРМАТЫ КОМАНД И СПОСОБЫ АДРЕСАЦИИ 24 17. ЦЕНТРАЛЬНЫЙ ПРОЦЕССОРНЫЙ ЭЛЕМЕНТ К 580 26 18. СИСТЕМА СБОРА ДАННЫХ НА БАЗЕ МП К 580 27 19. ЦЕНТРАЛЬНЫЙ ПРОЦЕССОРНЫЙ ЭЛЕМЕНТ (ЦПЭ ) К 589 29 20. БЛОК МИКРОПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ (БМУ ). 30 21. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ БЛОКА МИКРОПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ (БМУ ) 32 22. БЛОК ПРИОРИТЕТНОГО ПРЕРЫВАНИЯ (БПП ) 34 23. СХЕМА УСКОРЕННОГО ПЕРЕНОСА (СУП ) 35 24. СХЕМА ОДНОРАЗРЯДНОГО СУММАТОРА С ФОР МИРОВАНИЕМ ЦИФРЫ ПЕРЕНОСА В СУП 36 25. ОРГАНИЗАЦИЯ ПАМЯТИ ЭВМ 37 26. ПОСТОЯННЫЕ ЗАПОМИНАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА (ПЗУ ) 39 27. ВНЕШНИЕ ЗАПОМИНАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА (ВЗУ ) 40 27.1 Метод записи без возврата к нулю 41 27.2 Фазовая модуляция. 41 27.3 Частотная мод уляция. 42 28. УСТРОЙСТВА ВВОДА - ВЫВОДА ИНФОРМАЦИИ 42 29. ВЫВОД ИНФОРМАЦИИ НА ДИСПЛЕЙ 43 30. ВЫВОД ИНФОРМАЦИИ НА ТЕЛЕТАЙП 45 31. ИНТЕРФЕЙС 46 32. ОБМЕН ДАННЫМИ МЕЖДУ ОПЕРАТИВНОЙ ПАМЯТЬЮ И ПЕРИФЕРИЙНЫМИ УСТРОЙСТВАМИ (ПУ ) 48 33. ОБМЕН ДАННЫМИ ПО ПРЕРЫВАН ИЯМ 51 34. СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕ УСТРОЙСТВА ИНТЕРФЕЙСА . АЦП 53 35. АЦП С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ (ОС ) 54 36. АЦП СЛЕДЯЩЕГО ТИПА. 55 37. ЦАП С СУММИРОВАНИЕМ НАПРЯЖЕНИЯ НА ОПЕРАЦИОННОМ УСИЛИТЕЛЕ (ОУ ). 55 38. ПРИМЕНЕНИЕ МИКРО ЭВМ В СИСТЕМАХ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПР АВЛЕНИЯ (САУ ) 56 39. СХЕМА СУММИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ НА АТТЕНЮАТОРЕ СОПРОТИВЛЕНИЙ 58 40. ПРИМЕНЕНИЕ МИКРО ЭВМ В ПРИБОРАХ (СПЕКТРОФОТОМЕТР ) 58 41. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ (ПО ) ЭВМ. 60 42. ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА ЭВМ 61 43. МИКРОПРОЦЕССОРНЫЙ КОМПЛЕКТ К 1804. 62 44. АССЕМБЛЕР К 580 66 1. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ЭВМ . ПОКОЛЕНИЯ ЭВМ Создано 4 поколения ЭВМ : 1. 1946 г . создание машины ЭНИАК на электронных лампах . Запоминающие устройства (ЗУ ) были построены на электронных . лампах , электронно - лучевых трубках (ЭЛТ ) и линиях задержки. 2. 60-е годы . ЭВМ построены на транзисторах , ЗУ на транзисторах , линиях задержки и ферритовых сердечниках. 3. 70-е годы . ЭВМ построены на интегральных микросхемах (ИМС ). ЗУ на ИМС. 4. Начало создаваться с 1971 г . с изобретение м микропроцессора (МП ). Построены на основе больших интегральных схем (БИС ) и сверх БИС (СБИС ). Пятое поколение ЭВМ строится по принципу человеческого мозга , управляется голосом , используется новая технология на основе арсенида галлия. ЭВМ предназначены для обработки информации и отображения результатов обработки . Для решения задачи должна быть написана программа . Во время решения задачи программа и операнды (числа , над которыми производится операции ) находятся в оперативной памяти (ОЗУ ). Быстродействие ОЗУ соизмеримо с быстродействием АЛУ . В процессе решения задачи АЛУ постоянно взаимодействует с ОЗУ , передавая в ОЗУ промежуточные и конечные резул ь таты и получая из ОЗУ операнды действия всех частей ЭВМ при решении задачи осуществляется под воздействием управляющих сигналов , вырабатываемых устройством управления в соответствии с программой , записанной в ОЗУ. ПЗУ предназначено для хранения стандартны х программ , таких как sin и cos, констант , е. Существует еще сверх ОЗУ (СОЗУ ), которое обладает малым объемом и высоким быстродействием . СОЗУ применяется для кратковременного хранения операндов и промежуточных результатов . Качество ЭВМ определяется : объемом ОЗУ (т.е . количеством одновременно хранимых в ОЗУ двоичных слов ); быстродействием , определяемым количеством операций в сек . После выполнения задачи , программа и результаты через устройство вывода записываются во внешне е ЗУ . В качестве внешних ЗУ используются магнитная лента , гибкий магнитный диск , магнитный барабан , перфолента , перфокарты . Программа вводится в ОЗУ с внешних ЗУ или с клавиатуры через устройство ввода. 2. СИСТЕМЫ СЧИСЛЕНИЯ. Основанием системы счисления называют . число , в виде степеней которого может быть записано любое число в данной системе счисления . Системы счисления , применяемые в ЭВМ , ориентированы на двоичную систему , т.к . основой ЭВМ является триггер , имеющий два устойчивых состояния. В десятичн ой системе счисления основанием является . 10 и для записи чисел используют символы 0...9.В двоичной системе основанием является . 2. Для записи чисел используются символы 0 и 1. Для перевода числа из десятичной системы в двоичную надо последовательно делит ь на два и результат записывать справа налево , начиная с последнего частного , включая остатки от деления. Таблица 1 10 2 8 16 0 00 0 0 1 01 1 1 2 10 2 2 3 11 3 3 4 100 4 4 5 101 5 5 6 110 6 6 7 111 7 7 8 1000 10 8 9 1001 11 9 10 1010 12 A 11 1011 13 B 12 1100 14 C 13 1101 15 D 14 1110 16 E 15 1111 17 F 16 10000 20 10 В восьмеричной системе основанием является . 8. Для записи чисел используют символы 0...7. Любое число может быть записано как сумма степеней 8. Для перевода числа из деся тичной системы в восьмеричную надо последовательно делить на 8. Для перевода числа из двоичной системы в восьмеричную , нужно отсчитывать справа налево по три разряда двоичного числа и записывать каждую группу из трех разрядов с помощью символов 0...7. Ос нованием в шестнадцатеричной системе является 16, для записи чисел используются символы 0...9 и A...F. Для перевода из десятичной системы в шестнадцатеричную , надо последовательно делить на 16: В любой системе счисления ее основание записывается как 10. Д ля перевода числа из двоичной системы в шестнадцатеричную , нужно отсчитывать справа налево по 4 разряда двоичного числа и записывать каждую группу разрядов с помощью символов из Таблицы 1, в которой представлены соотношения между числами в различных систе м ах счисления. 3. АРИФМЕТИЧЕСКИЕ ДЕЙСТВИЯ НАД ДВОИЧНЫМИ ЧИСЛАМИ В принципе машина умеет только суммировать . Все остальные арифметические действия сводятся к арифметической операции суммирования , логическим операциям сдвига при умножении и делении . Вычит ание заменяется суммированием в дополнительном или обратном коде . Суммирование производится по правилам суммирования по модулю 2. 0 0 = 0 0 1 = 1 1 0 = 1 1 1 = 0 и 1 перенос в старший разряд. 3.1 Вычитание с применением обратного кода. Прямой код положительного числа совпадает с его обратным и дополнительным кодом . Обратный код отрицательного числа образуется инверсией ед иниц в нули и нулей в единицы . Если кол-во разрядов уменьшаемого и вычитаемого разное , то слева дописываются нули в прямом коде так , чтобы кол-во разрядов было одинаково. Содержимое знаковых разрядов : 0.- для полож. 1.- для отриц. Если результат получае тся отрицательный , его нужно преобразовать в прямой код ; содержимое знакового разряда не инвертируется . Если в знаковом разряде наблюдается переполнение разрядной сетки , то единица переполнения добавляется к младшему разряду , а затем происходит переход к п рямому коду. 3.2 Образование дополнительного кода. Дополнительный код образуется из прямого кода инверсией и добавлением единицы к младшему разряду . Если результат получился отрицательным , то чтобы получить прямой код необходимо осуществить инверсию , а затем добавить единицу к младшему разряду . Единица переполнения знакового разряда при использовании дополнительного кода отбрасывается . 4. УЗЛЫ ЭВМ. Узлы ЭВМ классифицируются на : 1. комбинационные - это узлы , выходные сигналы которых определяются то лько сигналом на входе , действующим в настоящий момент времени (дешифратор ). Выходной сигнал дешифратора зависит только от двоичного кода , поданного на вход в настоящий момент времени . Комбинационные узлы называют также автоматами без памяти . 2. последов ательностные (автоматы с памятью ) - это узлы , выходной сигнал которых зависит не только от комбинации входных . сигналов , действующих в настоящий момент времени , но и от предыдущего состояния узла (счетчик ). 3. программируемые узлы функционируют в зависимо сти от того , какая программа в них записана . Например , программируемая логическая матрица (ПЛМ ), которая в зависимости от прожженной в ней программы может выполнять функции сумматора , дешифратора , ПЗУ. 5. СУММАТОР Сумматор может быть построен как комбинационная схема - последовательный сумматор и как последовательностная схема - накапливающий сумматор . Сумматор осуществляет cуммирование цифр разрядов слагаемых и цифр переноса по прав илам сложения по модулю 2. Работа сумматора строго регламентирована в соответствии с таблицей : ai bi Pi Si Pi+1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 6. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ СУММАТОР Последовательный сумматор осуществляет суммирование слагаемых и цифр переноса поразрядно , начиная с младшего разряда . Основой его схемы является одноразрядн ый сумматор . Суммирование производится в одноразрядном сумматоре SM. Цифры i-того разряда слагаемого и цифра переноса из младшего разряда передаются на вход сумматора одновременно с приходом тактового импульса . Регистры 1 и 2 используются для приема и х р анения цифр i-того разряда слагаемых . В D - триггере хранится цифра переноса из младшего разряда . Регистр 3 принимает и хранит цифру i-того суммы . С приходом тактового импульса из регистров 1, 2 и D - триггера разряда слагаемых и цифра переноса поступает н а вход одноразрядного сумматора . Одновременно регистр 3 освобождается для приема цифры суммы. В параллельном сумматоре все разряды операндов суммируются одновременно , но быстродейств ие снижается за счет времени передачи цифры переноса из младшего разряда. 7. АРИФМЕТИКО - ЛОГИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО (АЛУ ) АЛУ предназначено для выполнения арифметических и логических операций над операндами . АЛУ классифицируются следующим образо м : 1. По способу действий над операндами . Бывают АЛУ последовательного и параллельного действия . В последовательных АЛУ действия над операндами производятся последовательно разряд за разрядом начиная с младшего . В параллельных АЛУ все разряды операндов обрабатываются одновременно. 2. По виду обрабатываемых чисел АЛУ могут производить операции над двоичными числами с фиксированной или плавающей запятой и над двоично - десятичными числами. Каждая десятичная цифра записывается четырьмя разрядами двоичног о кода. 1971 0001 1001 0111 0001 АЛУ при действии над двоично-десятичными числами должны содержать схему десятичной коррекции . Схема десятичной коррекции преобразует полученный результат таким об разом , чтобы каждый двоично-десятичный разряд не содержал цифру больше 9. При записи числа с фиксированной запятой запятая фиксируется после младшего разряда , если число целое , и перед старшим , если число меньше 1. При записи чисел с плавающей запятой в ыделяется целая часть , которая называется мантиссой , и показатель степени , который характеризует положение запятой. 37 и 0.37 - с фиксированной запятой 37*10^-2 - с плавающей запятой 3. По организации действий над операндами различают блочные и многофункциональные АЛУ В блочных АЛУ отдельные блоки предназначены для действий над двоично-десятичными числами , отдельно для действий над числами с фиксированной запятой , отдельно с плавающей запятой. В многофункционал ьных АЛУ одни и те же блоки обрабатывают числа с фиксированной запятой , плавающей запятой и двоично-десятичные числа. Многофункциональное АЛУ Клапаны К 1 и К 2 объединяют сумматоры 1,2 и 3 для действий над числами с фиксированной запятой. Для действий над числами с плавающей запятой клапан К 2 объединяет сумматоры 2 и 3 для обработки мантисс , а клапан К 1 отсоединяет первый сумматор от второго . Сумматор 1 обрабатывает порядки. 4. По структуре АЛУ бывают с непосредственными связями и многосвязными . АЛУ с непосредственной связью В многосвязных АЛУ входы и выходы регистров приемников и источников информации подсоединяются к одной шине . Распределение входных и выходных сигналов проис х одит под действием управляющих сигналов. В АЛУ с непосредственной связью вход регистра приемника связан с выходом регистра источника операндов и регистра , в котором происходит обработка. Например , в этой схеме суммирование происходит так : операнды подаются в регистр 1. Регистр 2 является накапливающим сумматором или автоматом с памятью . Он суммирует слагаемые , поступающие в разные моменты времени и передает результат в регистр 3. Умнож ение в этом АЛУ происходит так : множимое помещают в регистр 4, множитель - в регистр 1. Регистры 2 и 3 являются кроме того сдвигающими регистрами . В зависимости от содержимого разряда множителя , множимое сдвигается на один разряд , если множитель содержит 1 , и на два , если множитель содержит 0. Эти частные произведения суммируются в регистре 2. 8. ДЕШИФРАТОР Дешифратор предназначен для преобразования двоичного кода на входе в управляющий сигнал на одном из выходов . Если входов n то выходных шин должно бы ть N = 2^n. X1 X2 X3 Z0 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 Z6 Z7 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 В зависимости от коли чества разрядов входного числа и от количества входов элементов , на которых построен дешифратор . Дешифраторы могут быть линейные , у которых все переменные Х 1, Х 2, Х 3 подаются на вход одновременно . Их быстродействие больше , но более 3-х переменных одновременно подать нельзя , поэтому чаще применяются многокаскадные дешифраторы . Количество элементов в каждом следующем разряде больше , чем в предыдущем. На вход первого каскада подается один слог , на вход следующего каскада второй слог и результаты коньюнкций , произведенных в первом каскаде. Простейший линейный дешифратор можно построить на диодной матрице : В этой схеме используется отрицательная логика . При подаче "1" на анод диода он закрывается . Если закрыты все 3 диода , подсоединенные к одной гориз . линии то на этой линии потенциал -Е , соответствующий уровню "1". Многокаскадный дешифратор можно организовать вот та ким образом : Два линейных дешифратора обрабатывают по 2 слова . В последнем каскаде образуются конъюнкции вых . сигнала первого каскада . Многокаскадные дешифраторы обладают меньшим быстрод ействием. 9. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ С ЦИФРОВОЙ ИНДИКАЦИЕЙ Схема устроена так , что управляющий . сигнал = 1 гасит соответствующий элемент Z (Zn соотв Yn). Преобразователь работает в соответствии с таблицей : деся-тичн. "8421" cостояние эл-тов Z1-Z7 (Y1 - Y7) X4 X3 X2 X1 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 2 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 3 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 4 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 5 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 6 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 7 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 8 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 9 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 Схема преобразователя с цифровой индикацией : 10. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОДА 8421 В 2421 Код 2421 образуется из кода 8421. До 4-х он повторяет код 8421, а дальше образуется как инверсия дополнения до 9-и . Код 8421 является двоично-десятичным кодом , где коэффициенты 8,4,2 и 1 являются весовыми коэффициентами , т.е . соответствуют "стоимости " каждого разряда . Сочетания : 1010, 1011, 1100, 1101, 1110, 1111 являются запрещенными . Преобразователи кодов применя ются в системах интерфейсов. 8421 2421 X4 X3 X2 X1 Y4 Y3 Y2 Y1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 11. ПРО ГРАММИРУЕМАЯ ЛОГИЧЕСКАЯ МАТРИЦА (ПЛМ ) ПЛМ является узлом ЭВМ , функционирование которого определяется программой , записанной в него . ПЛМ может использоваться в качестве дешифратора ПЗУ , например в МП К 580, в качестве ПЗУ управляющей памяти. При записи программы в ПЛМ прожигаются плавкие предохранители , соединяющие транзисторы МДП с шинами матрицы . Матрица М 1 называется матрицей конъюнкции . На горизонтальные шины подаются переменные . На вертикальных шинах образуются конъюнкции . На вертикальных шинах появляется единичный сигнал только тогда , когда все транзисторы , включенные в узлы матрицы и подсоединенные к этой шине закрыты . В узлах матрицы включаются транзисторы МДП. Прожигание програм мы в соответствии с назначением матрицы состоит в том , что прожигается плавкий предохранитель и транзистор , подсоединяется к узлу матрицы . Если на входы транзисторов подать нули , то они будут закрыты . Матрица М 2 называется матрицей дизъюнкции . На ее гор и зонтальных шинах появляется сигнал в том случае , если снимать сигнал через инвертор . 12. НАКАПЛИВАЮЩИЙ СУММАТОР Накапливающий сумматор является автоматом с памятью , т.е . слагаемые могут приходить поочередно в произвольные моменты времени и запомин аться в линиях задержки или в триггерах . Накапливающий . сумматор применяется в асинхронных устройствах , в которых слагаемые не привязаны к тактам тактового генератора . С приходом слагае мого а i=1 элемент "ИЛИ " устанавливается в "1", триггер устанавливается . в "1". Если bi=1 и приходит через какое-то время после ai, то оно запоминается в линии задержки и одновременно bi опрокидывает триггер в "0". На инверсном выходе триггера устанавливает ся "1", следовательно на вторую схему "И " подаются две единицы , следовательно на выходе второй схемы "ИЛИ " формируется цифра переноса в старший разряд , равная "1". Если Pi=0, то цифра суммы , которая снимается с прямого выхода триггера , равна "0". Если Pi= 1 , то сумма Si=1. ai bi Pi Si Pi+1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 13. ОСНОВНЫЕ МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ КОМПЛЕКТЫ. Современные микропроцессоры (МП ) МП выполняет функции процессора ЭВМ , т.е . управляет процессом управляет процессом выполнения операций и выполняет их . МП может быть реализован на одном или нескольких кристаллах . Обычно процессор содержит АЛУ , управляющую память . МП выбирает команду из памяти , дешифрирует , выполняет ее , производит арифмети ч еские и логические операции , получает данные из устройств ввода и посылает их на устройства вывода . МП вместе с памятью и каналами ввода - вывода является ЭВМ. МП могут быть однокристальные , многокристальные и секционированные . Однокристальные МП изготавл иваются на основе МДП - технологии , а секционированные и многокристальные - на основе биполярных транзисторов. МДП - транзисторы потребляют меньше энергии , но обладают меньшим быстродействием по сравнению с биполярными транзисторами . В однокристальном МП функции управления , операционная часть и устройство управления реализованы на одном кристалле , а в многокристальном - на разных кристаллах . В секционированных устройство управления , управляющая память и АЛУ реализованы на одном кристалле , но малой разрядн о сти . Для увеличения разрядности следует объединять в параллель несколько МП . МП , как функциональное устройство ЭВМ характеризуется форматом обработки данных и команд , количеством команд , методом адресации данных , числом внутренних регистров общего назнач ения (РОН ), возможностями организации и адресации стека , параметрами памяти , построением систем прерывания программы , системами ввода - вывода , системами интерфейса. серия базовая технология разряд число БИС или ИС К 536 Р МДП 8 12 К 580 n МДП 8 3 К 581 n МДП 16 4 К 584 ИЛ 4n 3 К 586 n МДП 16 4 К 587 К МДП 4n 4 К 588 К МДП 16 3 К 589 ТТЛ ДШ 2n 8 К 1800 ЭСЛ 4n 8 К 1801 n МДП 16 2 К 1810 n МДП 16 3 К 1883 n МДП 8n 4 КР 1802 ТТЛШ 8n 11 КР 1804 ТТЛШ 4n 4 МП относится к числу программируемых устройств ЭВМ . МП , выполняющий последовательность микроопераций , обладает большей логической и функциональной гибкостью , чем жестко закоммутированные процессоры ЭВМ . Изменяя содержимое ПЗУ и ПЛМ , можно настраиваться на выполнение требований конкретной задачи . МП - компл е кт - это набор БИС , функционально сопрягаемых и применяемых для построения микроЭВМ . В МП - комплектах К 587, К 588 устройство управления реализовано на основе ПЛМ . В МП - комплекте К 580 имеется БИС , в которой реализован центральный процессор , устройство у п равления и РОН . Управляющая память , содержащая микропрограмму из 78 команд , предусмотренных для данного МП , реализована на ПЛМ и находится в одной БИС с центральным процессором и устройством управления . В МП комплекте К 589 устройство управления строится в виде микропрограммного управления на базе входящих в комплект БИС . Это позволяет реализовать потребителю требуемый ему набор команд. МП - комплекты К 580, К 586 содержат однокристальный МП . Однокристальные МП применяются в простейших устройствах цифровой автоматики и в качестве микроконтроллеров. Контроллер - устройство управления вводом - выводом . Многокристальные МП - комплекты КР 1802 и секционированные КР 1804 предназначены для построения микроЭВМ и систем быстродействующей автоматики . Серия К 1806, пос троенная по КМОП - технологии широко применяется в радиотехническом оборудовании судов . Она имеет сопряжение с внешней памятью на жестких дисках с помощью контроллера , соединяющего 4 диска Применение МП : 1. Встроенные системы контроля и управления . МП встраиваются в оборудование , не комплектуются внешними устройствами и содержат спец . пульт управения и ПЗУ управляющее программой 2. Локальные системы накопления и обработки информации . Локальные - т.е . расположенные на рабочем месте системы накоплени я и обработки информации , осуществляющие информационное обеспечение специалистов и руководителей . Локальные системы , подключенные к большим ЭВМ с большим объемом памяти , что позволяет создать автоматизированную систему информационного обеспечения. 3. Ра спределенные системы управления сложными объектами . В распределенных системах схемы обработки данных и МП располагаются вблизи источников информации (двигатели и т.д .). Они связаны с центральной системой обработки и накопления данных. 4. Распределенные системы параллельных вычислений . В том случае , если позволяет алгоритм решения задачи , несколько процессоров проводят выполнения данной задачи . МП и микроЭВМ используются в системах управления радиотехническим оборудованием судов . Микро ЭВМ решает навиг ационные задачи , распознает цели , решает оперативно - технические задачи , выполняет автоматическое слежение за целью и т.д. 14. ТИПОВАЯ СТРУКТУРА ОБРАБАТЫВАЮЩЕЙ ЧАСТИ МП А - аккумулятор СК - счетчик команд РК - регистр команд РАП - регистр адреса памяти РДП - регистр данных памяти Процесс выполнения команды состоит из 2-х циклов : цикла выборки и исполнительного цикла . Цикл выборки начин ается со считывания из счетчика команд номера ячейки ОЗУ , содержащей код команды . После считывания содержимое счетчика команд сразу увеличивается на 1. Номер ячейки ОЗУ передается через регистр адреса памяти и адресную шину в дешифратор ОЗУ. Дешифратор ОЗ У выбирает ячейку ОЗУ , содержащую код команды . Код команды считывается из ОЗУ и через шину данных передается в регистр данных памяти . Из регистра данных памяти код команды передается в регистр команд где он хранится до конца выполнения команды и через акк у мулятор код команды передается в АЛУ . АЛУ анализирует код команды и если не нужно дополнительного обращения к памяти переходит к исполнительному циклу. Если же нужно дополнительное обращение к памяти , то МП переходит ко второму машинному циклу , который та к же начинается с цикла выборки . МП запрашивает в ОЗУ дополнительные данные и выполняет команды. Команды могут выполняться за 1,2 или 3 машинных цикла . В каждом машинном цикле происходит только одно обращение к памяти . Выполнение команды происходит под уп равлением сигналов , вырабатываемых устройством управления . При выполнении команды АЛУ взаимодействует с РОН . РОН используются для кратковременного хранения операндов и результатов. Триггеры состояния сигнализируют о следующих состояниях МП : обнуление акку мулятора , содержимое знакового разряда , переполнение разрядной сетки , цифры переносов из 8-го и 4-го разрядов , содержимое разряда контроля на четность и нечетность . Адресная шина является однонаправленной , а шина данных - двунаправленной . СТЕК - особый ви д памяти , расширяющий функциональные возможности МП . Например при выполнении прерывающей программы в СТЕК помещается номер команды возврата и результат выполнения последней команды перед переходом к выполнению прерывающей программы. 15. МИКРО ЭВМ НА БАЗЕ МП К 580 Чтобы построить микроЭВМ надо дополнить МП БИСами памяти , УВВ интерфейса , причем они должны сопрягаться с МП по входным и вых . сигналам , по принятому коду для данного МП . При вы полнении программы , программа хранится в ОЗУ . Если набор действий МП при выполнении программы ограничен и однообразен , как например в системах управления станков с ЧПУ , то программа хранится в ПЗУ . Если объем памяти ОЗУ недостаточен , то программа может х р анится во внешнем запоминающем устройстве , например в магнитном носителе информации. Процесс выполнения программы МП связан с тактами генератора тактовых импульсов (ГТИ ). МП работает в с инхронном режиме . ГТИ создает две импульсных последовательности Ф 1 и Ф 2 амплитудой 12 В и частотой 2МГц . В такте t1 импульсной последовательности Ф 1 счетчик команд МП посылает через шину адреса номер ячейки ОЗУ , ПЗУ или УВВ , содержащих код команды . В такт е t2 МП ждет сигнал "готовности " от ОЗУ . Этот сигнал означает , что дешифратор ОЗУ выбрал нужную ячейку и код команды считан . Если сигнал "готовность " не приходит , то такт t2 повторяется до тех пор , пока сигнал не придет . В такте t3 МП принимает код команды и передает его в АЛУ . В такте t4 код команды анализируется и если ненужно дополнительное обращение к памяти , то в такте t5 команда выполняется . Если такое обращение необходимо , то тактом t4 заканчивается 1-й машинный цикл . Начинается 2-ой машинный цикл та к том t1, в котором происходит обращение к памяти . В такте t2 второго маш . цикла МП ждет сигнала готовности от ОЗУ и в такте t3 выполняет команду . В каждом машинном такте происходит только одно обращение к памяти . Последовательность Ф 2 используется для форм и рования синхроимпульсов на фоне которых формируется строб состояния. 16. ФОРМАТЫ КОМАНД И СПОСОБЫ АДРЕСАЦИИ Формат команды определяется разрядностью МП . У МП К 580, который является 8-ми разрядным , однобайтовые команды имеют формат 8 разрядов , 2-х байто вые -16, 3-х байтовые -24. Команда должна содержать код операции , адрес первого и второго операнда , адрес результата , адрес следующей команды . МП К 580 является 8-ми разрядным , поэтому необходимо сократить кол-во данных , содержащихся в коде команды . Один и з операндов всегда помещается в аккумулятор , поэтому его адрес не указывается . Результат помещают по адресу одного из операндов , адрес тоже не указывают . Адрес следующей команды формируется добавлением единицы к содержимому счетчика команд , т.к . команда пр о граммы записывается в последовательных ячейках ОЗУ . Код команды должен содержать код операции и адрес 1-го из операндов . Кол-во операций значительно меньше чем кол-во команд . Это объясняется тем , что операнд может быть помещен в РОН , ячейку ОЗУ или содерж и тся в самой команде . В МП К 580 используются следующие способы адресации операнда : 1. Прямая , при которой в коде команды указывается номер РОН , содержащего операнд : мнемоника команды кодовая комбинация выполняемая операция MOV C, D 01 001 010 C (D) ADD D 10 000 010 A (A)+(D) Первая команда - команда пересылки содержимого регистра D в регистр C . Регистры общего назначения : B, C, D, E, H, L, ячейка памяти М и аккумулятор А при о бращении к ним имеют номера : 01 - код операции 001 - номер регистра С 010 - номер регистра В B 000 C 001 D 010 E 011 H 100 L 101 M 110 A 111 Вторая команда - сложение содержимого регистра D с содержимым аккумулятора и результат помещается в акк умулятор . 10000 - код операции 010 - номер регистра D 2. Непосредственная адресация Операнд указывается во втором , или во втором и третьем байтах команды. а . Сложение ADI B1 11 000 110 А (A)+(B2) B2 01 001 100 (B2)=4C (16) б . Пересылка MVID B1 00 010 110 D (B2) B2 01 001 110 (B2)=4E (16) в . Загрузка LXID B1 00 010 011 D (B3); E (B2) B2 01 100 101 (B2)=65 (16) B3 10 100 101 (B3)=A5 (16) 3. Косвенная адресация В коде команды указывается номер регистра РОН , содержащего номер ячейки ОЗУ , содержащей операнд : LDAX B 00 001 010 A [(BC)] STAX B 00 000 010 [(BC)] (A) 17. ЦЕНТРАЛЬНЫЙ ПРОЦЕССОРНЫЙ ЭЛЕМЕНТ К 580 МП К 580 - однокристальный , 8-ми разрядный , основан на принципе упра вления жесткой логики . РОН В , C, D, E, H, L, устройство управления и операционная часть реализованы в одном кристалле . 6 регистров общего назначения и аккумулятор являются программно доступными , т.е . при написании программы программист может к ним обраща т ься . Регистры W, Z и буферные регистры являются программно недоступными , т.е . они участвуют в выполнении программы , но программист к ним обратиться не может . РОН являются 8-ми разрядными . Если операции совершаются над 16-ти разрядными операндами , то РОН о б ъединяются попарно . Регистры указателя стека , счетчик команд и регистр адреса являются 16-ти разрядными . Указатель стека содержит номер верхней занятой ячейки стека . При записи информации в стек содержимое указателя стека уменьшается на 1, а при считывани и увеличивается на 1. Счетчик команд содержит номер ячейки ОЗУ , содержащей следующую команду . При считывании из счетчика команд номера ячейки команд содержимое счетчика увелич . на 1. Регистр адреса служит для передачи содержимого счетчика команд через шину адреса и буфер адреса в ОЗУ. Устройство управления содержит регистр команд , дешифратор команд и управляющее устройство , в которое входит ПЛМ , содержащая управляющую память. Управляющая память содержит микропрограммы всех 78-ми команд для данного МП . АЛУ дополняется схемой десятичной коррекции для действий над двоично - десятичными числами . При действиях над двоично - десятичными т.е . при использовании кода 8421 максимально допустимая комбинация 1001 (т.е .9), но при использовании 4-х двоичных разрядов макс имально возможное число 1111 (т.е .15). Схема десятичной коррекции отнимает 6 и формирует цифру переноса в старший разряд . На управляющее устройство поступают последовательности Ф 1 и Ф 2 тактового генератора , сигнал готовности от ОЗУ , ПЗУ или УВВ к приему и л и передаче данных . Сигнал запроса на прерывание от внешних запоминающих устройств . Сигналы захвата , сброса так же формируются ВЗУ . МП формирует сигнал разрешение прерывания и продолжает выполнять текущую команду и по окончании текущей команды МП переходи т к удовлетворению запроса о прерывании . Сигнал ожидания , сформированный МП означает , что он ждет сигнала готовности от ОЗУ , ПЗУ или ВЗУ . Регистр признаков является 5-ти разрядным . Он сигнализирует о следующем состоянии МП - обнуление , переполнении разрядн о й сетки , содержимое знакового разряда , содержимое разряда контроля на четность - нечетность и формирование цифры переноса из 8-го и 4-го разряда. 18. СИСТЕМА СБОРА ДАННЫХ НА БАЗЕ МП К 580 Эта система предназначена для последовательного опроса 8-ми аналог овых датчиков и передачи информации в ОЗУ . Опрос датчиков преобразования аналоговой информации в цифровую , запись информации в ОЗУ производится под управлением МП. Номер опрашиваемого дат чика формируется в одном из РОН , в основном в регистре В . В 8-ми разрядном регистре в 5-ти старших разрядах записываются единицы , а в трех младших разрядах - номер датчика . Первоначально в регистре В записано число F8 в 16-тиричной системе исчисления : 111 11000=F8 001 010 При опросе каждого датчика содержимое регистра В увеличивается на 1. При опросе последнего датчика в регистре записывается число FF = 11111111. Добавление следующей 1 обнуляет регистр В . На выходе триггера нуля TZ появляется 1. Номер ячейки ОЗУ , в которую должен быть записан результат опроса датчика , содержится в паре РОН , например , в регистрах HL. Алгоритм работы системы сбора данных : например будем считать , что перва я занятая ячейка ОЗУ имеет номер 1350 в шестнадцатиричной системе . В нее будет помещен результат опроса 1-го датчика с номером 000. Через аккумулятор и шину данных номер датчика подается на устройство вывода 1 (УВ 1). УВ 1 подает номер датчика на коммутатор. Коммутатор опрашивает нужный датчик и передает аналоговый сигнал на АЦП . АЦП преобразует аналог . сигнал в цифровой и передает цифровой сигнал на УВВ 1. Если в первом такте импульсной последовательности Ф 1 МП передает номер датчика , то во втором такте он о ж идает прихода сигнала окончания преобразования от АЦП . Сигнал окончания равный 1 передается через УВВ 2, через шину данных в аккумулятор . Наличие сигнала окончания аккумулятор проверяет операцией циклического сдвига вправо . Если сигнал окончания пришел , то при сдвиге вправо 1 из младшего разряда аккумулятора передается в триггер сдвига ТС , триггер сдвига опрокидывается в состояние 1 и данные из устройства ввода 1 по шине данных передаются в аккумулятор , а из него в ячейку ОЗУ . Содержимое пары регистров HL и регистра В увеличивается . на 1, при этом формируется номер следующего датчика и номер ячейки , куда должен быть помещен следующий результат . 19. ЦЕНТРАЛЬНЫЙ ПРОЦЕССОРНЫЙ ЭЛЕМЕНТ (ЦПЭ ) К 589 МП . комплект К 589 построен по принципу микропрограммного управл ения , т.е . один и тот же набор микросхем выполняет разные функции при решении задачи в зависимости от микропрограммы , записанной в ПЗУ . Микропроцессорный комплект К 589 является многосекционным , т.е . каждая 2-х разрядная секция центрального процессорного э л емента содержит АЛУ и РОН . Т.к . МП является 2-х разрядным , то для обработки многоразрядных данных необходимо объединить в параллель несколько ЦПЭ . ЦПЭ К 580 является асинхронным устройством . Синхронизирующий сигнал "С " необходим только для открывания тригг е ров РОН. Обработка информации производится в АЛУ . Данные в АЛУ поступают через мультиплексоры А и В . Для временного хранения информации используются регистры общего назначения R0...R9, аккумулятор и регистр "Т ", близкий по функциям к аккумулятору . Выбор регистра , на который передается информация , осуществляется с помощью демультиплексора . Информация с регистров передается через мультиплексор . Мультиплексор А передает на вход АЛУ или данные с шины данных М 0 М 1 или с вых . аккумулятора . или с одного и з РОН . Мультиплексор В передает на вход АЛУ поразрядные конъюнкции данных с внешней шины В 2 В 0 и шины К 1 К 0 или данных с вых . аккумулятора . К 1 К 0 или константы с К 1 К 0. Шина К 1 К 0 служит для выделения или маскирования (запрета ) какого - либо разряда данных с вых . аккумулятора . или с шины В 1 В0. Работа ЦПЭ осуществляется в соответствии МК ЦПЭ F6...F0, которая является . частью МК микро ЭВМ . Т.к . для обработки данных АЛУ объединяются параллельно , то АЛУ должно формировать сигналы сдвига вправо (входной - СП 1, выходной - СП 0) и сигнал переноса (входной - С 1, выходной - С 0). Сигналы X и Y управляют схемой ускоренного переноса , в которой формируется цифра переноса одновременно с образованием суммы разрядов чисел. Выходной буфер ВБ 3 открыт только при подаче цифр ы переноса , в остальных случаях открыт вых . буфер ВБ 4. Выходные данные из 2-х разрядного регистра адреса и 2-х разрядного аккумулятора передаются через вых . буферы 1 и 2 на шину адреса А 1 А 0 и на шину данных Д 1 Д 0 только при подаче сигналов разрешения выд а чи адреса ВА и выдачи данных ВД. При наличии высокого уровня синхросигнала (1) триггеры открыты для приема информации . На отрицательном . фронте синхросигнала происходит передача данных с выходных триггеров. 20. БЛОК МИКРОПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ (БМУ ). Структура микрокоманд. Из ОЗУ в блок микропрограммного управления (БМУ ) поступает код команды , содержащий адрес первой микрокоманды (МК ) микропрограммы выполнения данной команды . Эта микропрограмма записана в управляющей памяти , входящей в состав устройства управления . По указанному адресу считывается из управляющей памяти МК для всего микропроцессорного устройства . Эта МК содержит МК СРП БМУ , микрокоманду ОЗУ , МК устройства ввода - в ы вода. МК ЦПЭ МК БМУ МК ОП МК УВВ ... Сформированные МК передаются на соответствующие узлы микропро-цессорного устройства . БМУ служит для формирования адреса следующей МК . Если нет никаких условных переходов , то следующая МК считывается из следующей ячейки ПЗУ , на котором организована управляющая память . МК БМУ содержит поле условных переходов УА 6...УА 0, в котором записывается адрес следующей МК ; поле управления признаками УФ 3...УФ 0 и поле управления загрузкой микрокоманды ЗМ. Поле управления призна ками указывает вид перехода : условный , безусловный и способ формирования адреса следующей МК при наличии условного перехода . Управляющие сигналы для управления признаками - это сигнал переноса и сигнал сдвига вправо . При наличии в поле управления загрузко й ЗМ = 1, адрес МК загружается в регистр адреса МК . МК БМУ : Поле условных переходов YA6 ... YA0 Поле управления признаками УФ 3 ... УФ0 Поле управления загрузкой ЗМ МК операционного устройства содержит код микрооперации F6...F4, номер регистра общего на значения F3...F0, который является приемником или источником информации . Маскирующий сигнал К , в общем случае является двухразрядным , ВА - сигнал разрешения выдачи адреса и ВД - сигнал разрешения выдачи данных . МК ОУ : F6...F4 F3...F0 K BA ВД 21. С ТРУКТУРНАЯ СХЕМА И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ БЛОКА МИКРОПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ (БМУ ) На входы K7...K0 БМУ подается код команды , который является адресом первой микрокоманды (МК ) микропрограммы выполняемой команды. По сигналу ЗМ =1 адрес первой команды загружается в регистр адреса МК . Регистр позволяет адресовать 4-х разрядный номер колонки (16 колонок ) и 5-ти разрядный . номер строки (32 строки ). Код К 7...К 0 - 8-ми разрядный , поэтому первоначально в старшем разряде номера строки записывается 0. Такая разрядность регистра адреса МК позволяет адресовать 512 ячеек ПЗУ , расположенных в 16-ти колонках и 32-х строках. В первой МК БМУ содержится способ формирования адреса следующей МК . Поля УА 6...УА 0 первой МК подаются на логическую схему определения адреса следующей МК . Сформированный схемой адрес подается в регистр адреса МК и через выходные буферы 1 и 2 на адресную шину , связывающую БМУ с управляющей памятью. Считывание номер а колонки с вых . буфера 1 происходит при подаче на вход "общий строб " единицы. Считывание номера строки через выходной буфер 2 происходит при подаче "1" на входы "общий строб " и "разрешение строки ". Команда БМУ в поле УА 6...УА 0 в старших разрядах соде ржит вид перехода , а в младших номер строки или столбца . Например первая команда JCC - команда безусловного перехода в текущей колонке содержит в разрядах УА 6 и УА 5 указания вида перехода , в остальных разрядах номер строки , номер колонки не изменяется. Вторая команда JZR - команда безусловного перехода в нулевую строку . В разрядах УА 6...УА 4 указывается вид перехода , в остальных разрядах - номер колонки , а в адресе строки указывается нулевая строка . Если при выполнении команды JZR приходим к ячейке с а д ресом (0,15), т.е . нулевая строка , 15-ая колонка , вырабатывается сигнал строб разрешения прерывания . Этот сигнал подается на блок приоритетного прерывания (БПП ), и если до этого поступил запрос на прерывание , то выход строк БМУ отключается от ПЗУ и на ПЗУ подается номер первой строки первой команды прерывающей команды . Если запроса на прерывание не было , продолжает выполняться основная программа и на входы К 7...К 0 подается код следующей команды. Признаки участвуют в формировании адреса следующей МК при условных переходах . Признаки , такие как сдвиг вправо и цифра переноса подаются от центрального процессорного элемента (ЦПЭ ) по единой шине на вход Ф триггера признаков . В поле признаков содержится сигнал УФ0...УФ 1, по которым признак запи с ывается в регистр признаков и сигналы УФ 2 УФ 3, по которым признак считывается из регистра признаков через выходной буфер 3 на выход Фв , с которого они подаются на вход ЦПЭ. В третьей команде условного перехода JFL по содержимому триггера признаков младший разряд номера колонки равен содержимому триггера признаков. 22. БЛОК ПРИОРИТЕТНОГО ПРЕРЫВАНИЯ (БПП ) Каждой команде соответствует микропрограмма , состоящая из отдельных микрокоманд (МК ). На входы К 7...К 0 БМУ подается код команды , который является адр есом первой МК микропрограммы данной команды в управляющей памяти . 1-ая МК содержит указания , как формировать адрес второй МК . Этот адрес формируется логической схемой определения адреса следующей МК . Последняя МК каждой микропрограммы содержит указа н ие JZR о переходе в нулевую строку 15-ой колонки . По этому адресу содержится МК , в поле ЗМ которой содержится "1". К этому времени на входах К 7...К 0 поступает код следующей команды , который по сигналу ЗМ =1 загружаются в регистр адреса МК (РАМК ). Так происходит выполнение программы в отсутствие прерываний. На выходе прерывания (ПР ) БПП формируется сигнал , при этом устанавливается такой уровень , что мультиплексор М передает номер строки с выхода БМУ на вход Астр ПЗУ . При выполнении JZR (переход по адресу (0,15) ) формируется сигнал строб разрешения прерывания равный "1", который подается на вход БПП . Если во время выполнения текущей программы поступил запрос на прерывание , то микропроцессор , выполнив текущую команду передает в стек номер сл е дующей команды (команда возврата ) и результат выполнения текущей команды. При наличии "1" на входе строб разрешения прерывания (СРП ) и запроса на входе запроса (ЗП ), БПП на выходе прерывания вырабатывает сигнал , отключающий мультиплексор М от выхода МА 1..МА 4 подает номер строки в ПЗУ с выхода код прерывания (КП ) БПП. Первая МК первой прерывающей команды содержит код адреса (31,15), где 15 - номер колонки , который сохранился при выполнении последней МК текущей команды , а 31 = 11111(2) номер строки в 15 -ой колонке , который образуется подачей +5В через резистор на входы Астр ПЗУ . Блок БПП содержит специальный блок уровня приоритета . Приоритет кодируется 3-х разрядным кодом . Преимущество имеет устройство с более низким уровнем приоритета . Если посту п ил запрос сразу от нескольких устройств , то устройство сравнения приоритета выявляет более низкий уровень и этот запрос удовлетворяется первым . По окончании прерывания программы последняя МК , которой является JZR (переход по адресу (0,15) ) по сигна л у ЗМ = 1 загружается очередная команда основной программы. 23. СХЕМА УСКОРЕННОГО ПЕРЕНОСА (СУП ) Предназначена для формирования цифры ускоренного переноса параллельно с суммированием операндов в ЦПЭ . Цифра переноса формируется в СУП в том случае , если ai и bi равны 1. ЦПЭ в этом случае вырабатывает сигнал Yi = ai b i = 1. Или если один из операндов и цифра переноса из младшего разряда равны единице , то : В том случае , если Xi и Pi равны 1, цифра переноса в старший ра зряд - 1. Условие формирования цифры переноса : 24. СХЕМА ОДНОРАЗРЯДНОГО СУММАТОРА С ФОРМИРОВАНИЕМ ЦИФРЫ ПЕРЕНОСА В СУП Цифра переноса поступает по общему входу переноса и сдвига вправо с выхода регистра признаков БМУ . Цифра переноса подается в схему ускоренного переноса и в младший разряд младшего ЦПЭ . В данной схеме объединены 8 ЦПЭ дл я обработки 16-ти разрядных данных . Сдвиг вправо передается сквозным переносом между центральными процессорными элементами . Цифра переноса формируется в СУП одновременно с суммированием операндов в ЦПЭ . Сдвиг вправо из младшего разряда и цифра переноса из старшего разряда старшего ЦПЭ передается на объединенный выход переноса , который соединяется с входом признаков БМУ . Последняя цифра переноса может формироваться как в последнем ЦПЭ , так и в СУП , в зависимости от того , какой сигнал подается на вход разре ш ение переноса (РП ). Если РП = 1, то цифра переноса снимается с выхода СУП , а если РП = 0, то с ЦПЭ . За счет применения СУП время выдачи переноса С 9 из старшего разряда старшего ЦПЭ сокращается до 20 нс. 25. ОРГАНИЗАЦИЯ ПАМЯТИ ЭВМ Память ЭВМ организова на по иерархической лестнице , т.е . устройства обладающие большим объемом памяти обладают меньшим быстродействием . Наибольшим быстродействием обладают СОЗУ (сверх ОЗУ ). Они обычно реализуются на регистрах , поэтому в МП СОЗУ называется РОН . Объем памяти СОЗ У очень мал . Обычно памятью машины называют ОЗУ . Быстродействие ОЗУ должно быть не меньше чем быстродействие электронных схем операционной части , памяти должно быть достаточно для записи программы решаемой задачи , а так же исходных данных , промежуточных и к онечных результатов . Внешние запоминающие устройства обладают практически неограниченным объемом памяти и наименьшим быстродействием . ОЗУ не сохраняет информацию при отключении питания . Существуют ПЗУ , которые сохраняют информацию при отключении питания . П ЗУ работают только в режиме чтения , а ОЗУ в режиме чтения и записи . Существуют перепрограммируемые ПЗУ (ППЗУ ), которые сохраняют информацию при отключении питания и допускают запись информации . При этом время записи во много раз больше времени считывания. Считывание информации из ОЗУ может происходить с разрушением информации или без . При разрушении информации при считывании необходимо дополнительное время на восстановление информации . Время считывания состоит из времени поиска адреса , времени собственног о считывания и времени регенерации (восстановления ) считанной информации . ОЗУ реализуется на микросхемах . Элемент памяти реализован на триггерах . Триггер может быть построен на биполярных и униполярных транзисторах. По шине адреса (ША ) в регистр адреса поступает n - разрядный двоичный код адреса . n1 разряд используется для записи номера строки , а n2 - для записи номера столбца . Дешифраторы строк и столбцов вырабатывают управляющие сигнал ы на соответствующих выходах . Под действием этих управляющих сигналов происходит выбор адресуемого элемента памяти , если на входе выбора кристалла (ВК ) дешифратора строк "1", то ОЗУ находится в режиме хранения . Если на ВК "0", то ОЗУ находится или в режим е чтения , или в режиме записи . Нормальным является режим чтения . Информация поступает через усилитель чтения (УЧ ) и выходной триггер. Режим записи обеспечивается подачей сигнала разрешения записи (РЗ ) на усилитель записи (УЗ ). Информация через триггер и УЗ подается на информационные цепи 1 и 0. Триггеры реализованы на МДП - транзисторах. Транзисторы V T2 и VT4 являются нагрузкой триггера . Напряжение затвор - исток этих транзисторов имеет нулевое значение , поэтому они всегда открыты . Триггер реализован на VT1 и VT3. В нем записана "1", если VT1 закрыт . При совпадении сигналов от дешифратора строк и стол б цов триггер готов к записи или считыванию информации . Управляющий сигнал с выхода дешифратора столбцов действует на VT7 и VT8. Управляющий сигнал с выхода дешифратора строк воздействует на VT5 и VT6. Запись "1" производится в том случае , если на информаци онную цепь (ИЦ ) нуля поступает логический "0". Для записи "0" логический "0" подается в ИЦ 1. В режиме чтения состояние триггера передается через открытые VT5-VT8 в информационные цепи . Если элемент памяти хранит "1", то уровень "1" поступает в ИЦ 1, а если "0", то уровень логической "1" поступает в ИЦ0. 26. ПОСТОЯННЫЕ ЗАПОМИНАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА (ПЗУ ) Отличается от ОЗУ тем , что в него информация записывается однократно . Для ПЗУ возможен только режим чтения . Информация из ПЗУ считывается пословно . В одной с троке записывается несколько слов . Выбор слова в строке производится с помощью селектора . Селектор собран на VT0 - VT7. Буфер ввода - вывода собран на многоэмиттерных транзисторах МТ 1 - МТ 4. Ввод и вывод кодов слов производится с одних и тех же выходов : 1, 2, 3, 4. Т.к . ввод производится однократно , то все остальное время эти входы используются для вывода . На дешифратор строк передается 5-ти разрядный номер строки , содержащий восемь четыр ех разрядных слов . С дешифратора слов номер слова передается на селектор . Например , пусть выбрана (1) строка и (0) слово . Необходимо записать со второго входа "1". Транзистор МТ 2 откроется . Ток этого транзистора протекает через резистор R"о и закрывает 2- о й транзистор в выбранной "четверке ". Таким образом состояние транзистора определяется записанным разрядом : при записи "1" - закрыт , при записи "0" - открыт . Затем повышают напряжение коллекторного питания накопителя . Через открытый транзистор потечет повы ш енный ток , который прожжет перемычку , которая изготовлена из нихрома с сопротивлением в несколько десятков Ом . Для их прожигания достаточен ток 20-30 мА . Перед записью слов опорное напряжение , подаваемое на многоэмиттерные транзистор увеличивается с тем , ч тобы транзистор находился в состоянии , близком к закрытому . При чтении информации также происходит выбор слова и если перемычка в транзисторе не прожжена , то ток этого транзистора создает падение напряжения на Ro, которое закрывает многоэмиттерный транзис т ор . Состояние многоэмиттерного транзистора определяет код на выходе . Таким образом программу прожигает пользователь. 27. ВНЕШНИЕ ЗАПОМИНАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА (ВЗУ ) ВЗУ вместе с устройствами ввода - вывода относятся к периферийным устройствам . Периферийные ус тройства обеспечивают общение человека с машиной . Раньше роль ВЗУ выполняли перфокарты и перфоленты . В настоящее время используются магнитные носители информации : магнитные ленты и диски . Магнитная лента относится к запоминающим устройствам с последовател ь ным доступом к памяти . Магнитные диски относятся к запоминающим устройствам с произвольным доступом , т.е можно записывать и считывать информацию сразу по заданному адресу . При записи информация наносится на магнитный носитель , движущийся под головкой запи с и . В соответствии с записанным кодом происходит намагничивание элементарных участков магнитной поверхности . При считывании в обмотке считывания наводится ЭДС при пересечении магнитной головкой границ элементарных участков . В магнитных лентах информация за п исывается перпендикулярно направлению движения . Для записи информации используются методы записи без возврата к нулю и фазовой модуляции . Для записи информации на магнитные диски используется метод частотной модуляции. 27.1 Метод записи без возврата к нулю состоит в том , что полярность сигнала меняется только при записи "1", следовательно в обмотке считывания наводится ЭДС только в том случае , если считывается единичный сигнал . Наличие им пульса любой полярности в обмотке считывания означает "1", а отсутствие импульса "0". Этот метод обеспечивает невысокую плотность записи 8 и 32 бит /мм . При считывании возможна ошибка , когда отсутствие информации будет принято за "0". Чтобы избежать этой о шибки необходимо подавать синхроимпульсы по специальной дорожке . Если есть только синхроимпульс - "0", а если синхроимпульс и еще один импульс , то записывается "1". 27.2 Фазовая модуляция. Метод фазовой модуляции состоит в том , что "1" и "0" передаются разной фазой , например "1" - перепад от минимума к максимуму , а "0" - наоборот . В устройстве воспроизведения есть специальный блок , анализирующий , какой следующий знак должен быть записан . Если должны быть записаны два одинаковых знака , то в середине такта делается дополнительный перепад с тем , чтобы сначала следующего такта был нужный перепад . Распознование единиц и нулей производится по импульсам вначале такта . Если записана "1", то в обм о тке считывания в начале такта импульс отрицательный . Этот метод является самосинхронизирующимся , т.к . в начале каждого такта есть импульс - положительный или отрицательный . Плотность записи 32 и 63 бит /мм. 27.3 Частотная модуляция (ЧМ ). При ЧМ "1" передается сигналом с частотой в 2 раза больше , чем при передачи "0". Этот метод является самосинхронизирующимся , т.к . в начале каждого такта есть импульс . При этом методе обес печивается высокая плотность записи 63 бит /мм . Распознование "1" происходит при наличии импульса в середине такта. 28. УСТРОЙСТВА ВВОДА - ВЫВОДА ИНФОРМАЦИИ 1. Устройства ввода предназн ачены для ввода данных и программ , а также для внесения исправлений в программу и данные , хранящиеся в памяти ЭВМ . Подразделяются на неавтоматические (ручные ) и автоматические . Автоматические характеризуются тем , что в них информация вводится с промежут о чного носителя информации : с перфолент , перфокарт , магнитных носителей , с напечатанных текстов и графиков , с человеческой речи . Их быстродействие выше , чем у ручных . Ручные устройства отличаются меньшим быстродействием , но позволяют корректировать информа ц ию в процессе ввода . К ним относятся различные клавиатуры , пульты управления . 2. Устройства вывода Служат для вывода из ЭВМ информации , результатов обработки данных , отображая ее в ви де таблиц , текстов , графиков . Они разделяются на : - устройства вывода на промежуточный или машинный носитель (перфокарты , перфоленты , магнитные носители ) - устройства для вывода и фиксации информации в виде текстов , графиков , таблиц (печатающее устро йство , графопостроитель , дисплей ). - устройства вывода информации во внешнюю среду (ЦАП , вывод на линию связи ) 29. ВЫВОД ИНФОРМАЦИИ НА ДИСПЛЕЙ Дисплей является наиболее удобным устройством общения человека с машиной . Он позволяет набирать информаци ю на клавиатуре , высвечивать ее на экране , записывать ее в память машины , исправлять введенную информацию . Связь ЭВМ и дисплея осуществляется через блок интерфейса . Информация , набранная на знаковой клавиатуре через блок интерфейса записывается в память Э В М . Информация , которая должна быть выведена на экран через блок интерфейса записывается в буферном ЗУ (БЗУ ). Объем БЗУ равен количеству знаков , которые могут быть одновременно высвечены на экране . После того , как БЗУ полностью загружено , дисплей переходи т в автономный режим работы . Код знака , записанного в БЗУ , является командой , по которой из ПЗУ микропрограмм считывается микропрограмма воспроизведения данного знака . Микрокоманда этой микропрограммы подается на устройство управления лучом , которое преобр а зует эти микрокоманды в аналоговые сигналы , управляющие отклоняющими системами ЭЛТ . Существуют два способа развертки луча на экране ЭЛТ : 1. функциональный ; при этом луч перемещается в пределах одного знакоместа , т.е . прочерчивает знак за знаком 2. ра стровый ; при этом луч двигается по строчкам и высвечивает каждый знак послойно . Количество высвечиваемых знаков может быть от 128 до 4000 и зависит от типа экрана. Дисплей позволяет исправлять введенную информацию с помощью маркера и светового пера . Марке р совмещают со знаком , который нужно исправить и на функциональной клавиатуре нажимают кнопку "СТИРАНИЕ ". В ячейке БЗУ уничтожается этот знак . Затем набирается нужный и нажимают на кнопку "ВОЗВРАТ ". Конец светового пера , на котором находится фотодиод , под водится к тому знаку , который нужно уничтожить . По сигналу светового пера устройство управления определяет координаты знака на экране и в БЗУ . По этому адресу информация может быть изменена или уничтожена. Для получения немерцающего изображения на всех экранах на ЭЛТ блок управления должен обеспечивать скорость воспроизведения 50 символов в сек. 30. ВЫВОД ИНФОРМАЦИИ НА ТЕЛЕТАЙП В исходном состоянии ток протекает через обмотку электромагнита приемника и передатчика телетайпа . Схема формирования импул ьса остановки представляет собой триггер , который находится в единичном состоянии до прихода импульса начала печати . Ток , протекающий через обмотку электромагнита притягивает якорь к сердечнику . С приходом импульса начала печати триггер опрокидывается в н у левое состояние , закрывая усилитель мощности . При этом формируется нулевой пусковой импульс . Длительность импульса пуска 20 мкс , как и у рабочих импульсов при передаче символов . Под де йствием импульса пуска обесточивается обмотка электромагнита . Якорь отлипает от сердечника , приводя в готовность наборные линейки печати символов . Схема формирования импульса печати формирует импульс печати с длительностью , равной пяти длительностям рабоч и х импульсов при передаче 5 - ти разрядного кода . Импульс печати подается на схему "И ", на второй вход которой подается код символа из регистра . Код символа поразрядно вперед младшим разрядом . Рабочие импульсы , соответствующие "1" открывают усилитель мощно с ти , соответствующие "0" - закрывают , соответственно притягивая или отпуская якорь от сердечника . При этом якорь управляет набором линеек. По окончании импульса печати формируется импульс останова . Этот импульс соответствует логической "1", длительностью в 1.5 раза больше длительности рабочего импульса . Набранный знак во время импульса останова печатается на бумажной ленте . Т.к . инерционность механических частей больше , чем у электронных, то длительность импульса останова больше , чем рабочего. Код знака подается из канала связи в параллельном коде , а из регистра - в последовательном . Схема формирования импульса сдвига управляет последовательным перемещением старших разрядов в направлении м ладших. Телетайп является механическим знакопечатающим устройством , которое выводит информацию на бумажную ленту , а следовательно обеспечивает длительное сохранение информации. 31. ИНТЕРФЕЙС Устройства вычислительной системы соединяются друг с другом с помощью унифицированных систем связи , называемых интерфейсом . Интерфейс представляет собой систему шин , согласующих устройств , алгоритмов обеспечи-вающих связь всех частей ЭВМ между собой . От характеристик интерфейса зависит быстродействие и надежность Э ВМ . Интерфейс должен быть стандартизирован с тем , чтобы он обеспечивал связь процессора и оперативной памяти с любым периферийным устройством (ПУ ). Необходимое преобразование формата данных должно производиться в ПУ . Алгоритмы функционирования интерфейса и управляющего сигнала также должны быть стандартизированы . Схемы интерфейса обычно располагаются в самих связываемых устройствах . Типы интерфейса : 1. Интерфейс ОЗУ - через него производится обмен данными между ОЗУ и процессором , между ОЗУ и каналами ввода - вывода . Ведущим в обмене данными , т.е . начинающим операцию обмена , является процессор и каналы ввода - вывода , а исполнителем - ОЗУ . Этот интерфейс является быстродействующим . Информация через него передается словами и полусловами. 2. Интерфейс с процессором - через него происходит обмен информацией между процессором и каналами ввода - вывода . Ведущий - процессор , исполнитель - каналы . Интерфейс является быстродействующим . Обмен информацией через него происходит словами и полусловами. 3. Инте рфейс ввода - вывода . Через него происходит обмен информацией между каналами ввода - вывода и устройствами управления ПУ . Обмен информацией производится байтами . Его быстродействие меньше , чем у первых двух типов. 4. Интерфейс периферийных аппаратов (ПА ). Через него происходит обмен информацией между устройствами управления ПА и самими ПА . Он не может быть стандартизирован , т.к . ПА очень разнообразны . Интерфейсы могут быть односвязными и многосвязными . При односвязном интерфейсе общие для всех ус тройств шины используются всеми устройствами , подключенными к данному интерфейсу , на основе разделения времени. При многосвязном интерфейсе одно устройство связывается с другими устройствами по нескольким независимым магистралям . Односвязный интерфейс применяется в малых и микро ЭВМ , а многосвязный - в средних и больших ЭВМ . Многосвязный интерфейс характеризуется тем , что каждое устройство снабжается одной выходной магистралью для выдачи информации и несколькими входными для приема информации от других устройств. При неисправности какой - либо входной шины или сопряженных с ней согласующих устройств , оказывается отключенным только одно периферийное устройство . Интерфейс автоматически определяет неисправное ПУ и выбирает исправные и незанятые магистрали. МП в зависимости от заданной программы выбирает последовательность опроса датчиков , т.е . вырабатывает управляющие сигналы обмена информацией по выбранному каналу и осуществляет сбор и обработку данных. По цифровому каналу связи сигнал может передаваться параллельно или последовательно . Параллельная передача цифрового сигнала требует отдельные линии для каждого разряда , но является более быстродействующей . При последовательной передаче цифровые сигналы передаются последовательно по одной линии связи . По с пособу передачи информации во времени интерфейс может быть синхронный и асинхронный . Синхронный характерен постоянной временной привязкой , а асинхронный - без постоянной временной привязки . При синхронной передаче данных синхронизирующие сигналы МП задаю т временной интервал , в течении которого считывается информация с одного датчика . Временной интервал определяется наибольшим временем задержки в системе передачи данных и максимальным временем преобразования аналогового сигнала в цифровой . Асинхронная пер е дача данных характеризуется наличием управляющих сигналов : "Готовность к обмену ", вырабатываемый датчиком исходной информации ; "Начало обмена ", "Конец обмена ", "Контроль обмена ", вырабатываемые МП . При такой организации обмена автоматически устанавливаетс я рациональное соотношение между скоростью передачи данных и величинами задержки сигналов в канале связи. 32. ОБМЕН ДАННЫМИ МЕЖДУ ОПЕРАТИВНОЙ ПАМЯТЬЮ И ПЕРИФЕРИЙНЫМИ УСТРОЙСТВАМИ (ПУ ) 1. Программно управляемый обмен данными . В этом случае передача данных от ПУ в память и обратно производится через МП в соответствии с микропрограммой , записанной в ОЗУ , МП руководит обменом и операция обмена происходит так же , как и операция основной п р ограммы . Операция ввода - вывода активизируется текущей командой программы или запроса от ПУ . При программном управлении передачей данных процессор "отвлекается " от выполнения основной программы на все время операции ввода - вывода , следовательно снижает с я производительность ЭВМ . Для ввода блока данных необходимо слишком много операций , таких как преобразование форматов , адресация в памяти , определение начала и конца блока данных . В результате скорость передачи данных снижается . Дешифратор определяет ном е р ПУ , с которым будет происходить обмен данными в соответствии с программой . Мультиплексор передает данные от одного из ПУ соответствующего номера через МП в ОЗУ . После того , как дешифратор определил номер ПУ и МП послал запрос об обмене данными , МП ждет с игнала готовности от ПУ . Демультиплексор передает данные из ОЗУ на одно из ПУ . 2. Обмен данными с использованием прямого доступа к памяти (ПДП ). При этом МП освобождается от участия в обмене данными . ОЗУ связывается с МП и с аппаратурой , руководящей обменом данных разными шинами . Обменом данными полностью управляют с помощью аппаратных средств . Инициатором обмена данными является ПУ , которое посылает запрос об обмене данными на флажок запроса ПДП . Флажок запроса активизирует блок ПДП . Блок ПДП посылает в память сигнал чтения или записи и определяет ячейку ОЗУ , с которой начнется обмен данными . Блок ПДП посылает эти си гналы , после того , как получит от МП сигнал подтверждения . Регистр данных передает данные из ОЗУ в ПУ и из ПУ в ОЗУ . При ПДП процессор освобождается от управления операциями ввода - вывода и может параллельно выполнять основную программу . ПДП обеспечивает более высокое быстродействие и более высокую производительность работы ЭВМ . 33. ОБМЕН ДАННЫМИ ПО ПРЕРЫВАНИЯМ Прерывание работы МП по запросу внешних устройств устраняет необходимость выполнения МП неэффективных операций по проверке готовности внешних устройств к обмену данными и снижает затраты времени на ожидание готовности периферийного устройства к обмену . Прерывания необходимы при обмене данными с большим числом асинхронно рабо т ающих внешних устройств . Прерываемая программа должна содержать команду EI в начале участка основной программы , где допускаются прерывания. Виды запросов на прерывание бывают : 1. немаскируемые - которые реализуются аппаратно и поступают в МП по отдельн ой шине управления . Немаскируемые запросы обладают наивысшим при-оритетом . К ним относятся запросы от схем питания и контроля правильности передачи данных . Снижение уровня питания представляет опасность потери информации . Схемы контроля питания подают зап р ос прерывания и совершают переход к подпрограмме аварийной перезаписи в ОЗУ с батарейным питанием или во внешнее ЗУ . В блоке питания предусмотрены емкостные фильтры , которые поддерживают уровень питания на время , достаточное для перезаписи. 2. маскируем ые запросы поступают от внешних устройств . В блоке управления МП есть триггер разрешения прерывания . Этот триггер по команде EI устанавливается в единичное состояние в конце участка основной программы , на котором находится команда DI блокировки прерываний, по которой триггер устанавливается в нулевое состояние . Состояние триггера выдается на выход МП , который называется "РАЗРЕШЕНИЕ ПРЕРЫВАНИЙ ", и если на этом выходе "1", то запрос принимается . Момент появления запроса не связан с выполнением основной прог р аммы . МП продолжает выполнять текущую команду основной программы . Он должен запомнить результат выполнения этой команды и номер команды возврата и приступить к выполнению прерывающей программы . На выход МП "ПОДТВЕРЖДЕНИЕ ПРЕРЫВАНИЯ " передается сигнал о то м , что в данном цикле производится прием одного байта команды . Команда RST начинает удовлетворение запроса на прерывание ; по этой команде в стек записывается результат выполнения команды основной программы и номер команды возврата. Прерывающая программа начинается с команды RESTART (RST), по которой из стека передается номер команды возврата и результат выполнения последней команды перед прерыванием . Перед командой RET должна быть команда снятия запрета на прерывание - EI, иначе триггер будет в нуле и одна и та же прерывающая программа будет выполняться бесконечно. 34. СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕ УСТРОЙСТВА ИНТЕРФЕЙСА . АЦП К специализированным устройствам интерфейса относятся АЦП , ЦАП , преобразователи кодов . Специализированные устройства преобразуют информацию к виду , удобному для восприятия данной машины (это делают АЦП и преобразователи кодов ). ЦАП преоб разует информацию к виду , удобному для восприятия периферийным устройством . Преобразование аналоговой информации в цифровую основано на теореме Котельникова : любой аналоговый сигнал может быть записан в дискретной форме и информация не будет потеряна , если шаг квантования t будет выбран из условия : , где F max - максимальная частота спектра передаваемого сигнала . В данной схеме происходит промежуточное преоб-разование напряжения Uвх в длительность импульса триггера , которая в свою очередь определяет количество импульсов генератора импульсной после довательности (ГИП ) со считанных счетчиком . Счетчик выдает результат в двоичном коде , следовательно показания счетчика пропорциональны Uвх . Тактовый импульс запускает генератор линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН ) и обнуляет счетчик . В двух компаратора х К 1 и К 2 происходит сравнение напряжения ГЛИН с "0" и с Uвх. Когда уровень напряжения ГЛИН равен "0", то на выходе К 1 вырабатывается сигнал , который устанавливает триггер в единичное сос тояние . На схему "И " подается единичный сигнал с выхода триггера и последовательность импульсов с выхода ГИП . Импульсы ГИП подаются на счетчик , который их считает . Когда напряжение "пилы " станет равным Uвх , сигнал с выхода К 2 "опрокинет " триггер в нулев о е состояние , импульсы через схему "И " не проходят , счет прекращается . Количество прошедших импульсов пропорционально Uвх . Т.к . напряжение "пилы " строго говоря не является линейным , особенно на начальном участке , то точность преобразования не велика . Больш у ю точность обеспечивают АЦП с ОС и АЦП следящего типа . 35. АЦП С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ (ОС ) ЦАП вырабатывает напряжен ие ОС . Это напряжение имеет ступенчатую форму . С приходом тактового импульса счетчик начинает считать от генератора импульсной последовательности (ГИП ). Счет прекращается при подаче нулевого сигнала с вых . компаратора . Этот сигнал вырабатывается в том слу ч ае , если напряжение ОС больше или равно Uвх . Количество сосчитанных импульсов пропорционально Uвх в двоичном коде. 36. АЦП СЛЕДЯЩЕГО ТИПА. АЦП с ОС преобразует в двоичный код только во зрастающее Uвх . АЦП следящего типа преобразует в цифровой сигнал как возрастающее , так и убывающее напряжение . В этой схеме применяется реверсивный счетчик . Когда на вых . компаратора (К ) единичный сигнал (Uвх > Uос ) счетчик находится в режиме прямого счет а . Когда Uвх Uос , на выходе К - "0" и счетчик переходит в режим обратного счета. 37. ЦАП С СУММИРОВАНИЕМ НАПРЯЖЕНИЯ НА ОПЕРАЦИОННОМ УСИЛИТЕЛЕ (ОУ ). ЦАП п реобразует информацию в двоичном коде в непрерывную . На его выходе формируется ступенчатое напряжение . Точность воспроизведения зависит от шага квантования и величины "ступеньки ". Ни шаг квантования , ни величину "ступеньки " нельзя уменьшить ниже техниче с ких возможностей схемы . Схемы ЦАП могут строиться с суммированием напряжения или тока на ОУ или как аттенюатор сопротивлений. В этой схеме триггеры образуют регистр , в который заносится двоичный код числа . Коэффициент передачи ОУ для выхода каждого тригге ра является взвешенным в соответствии с разрядом числа , хранимого в триггере : Напряжение с выхода триггера n-ного разряда передается на выход усилителя с к оэффициентом передачи : т.е . он в 2 раза больше , чем коэффициент Kn-1. Следующий весовой коэффициент n-ного разряда в 2 раза больше весового коэффициент n-1 разряда . Если считать , что уровень "1" соответствует Е , а уровень "0" - 0, то : где N - десятичное значение преобразуемого двоичного числа , записанного в регистре. Е - напряжение питания триггера , соответствующее логической "1" Величина ступеньки определяется уровнем "1" и не может быть меньше напряжения питания. НЕДОСТАТОК : нестабильное питание триггера и необходимость точного подбора большого числ а номиналов сопротивлений на входе ОУ. 38. ПРИМЕНЕНИЕ МИКРО ЭВМ В СИСТЕМАХ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ (САУ ) Примером САУ можно считать можно считать станок с ЧПУ . САУ должна поддерживать какой - либо параметр на заданном уровне . В качестве регулируе мого параметра может быть угол резания резца. Задание представляет собой входное воздействие Х , которое в САУ называется входным воздействием . На объект управления воздействует возмущающее воздействие Е , которое представляет собой износ режущего инструмен та и влияние материала заготовки . Выходная величина Y представляет собой действительное значение угла резания . Это действительное значение с помощью датчика состояния объекта преобразуется в электрический сигнал . Контроллер преобразует аналоговый сигнал в цифровой и передает в управляющую микро ЭВМ . В память микро ЭВМ также передается заданное значение регулируемого параметра в двоичном коде . ЭВМ сравнивает эти значения и вырабатывает управляющее воздействие. Круг задач , решаемых ЭВМ в данной системе и набор действий , предписываемых станку , ограничен . Поэтому для ЭВМ не требуется большого объема памяти , программа может быть записана в ПЗУ и не требуется сети периферийных устройств . Достат очно только клавиатуры и дисплея . Управляющий сигнал , пропорциональный сигналу рассогласования , подается на интерфейс блока связи с объектом , в котором происходит преобразование цифрового сигнала в аналоговый . Исполнительный механизм (электродвигатель ) в соответствии с управляющим сигналом воздействует на объект таким образом , чтобы свести ошибку рассогласования к "0". Это САУ , применяемая в одном цехе , может быть связана с большой ЭВМ , применяемой для управления целым заводом . В этом случае она подкл ючается через каналы связи к большой ЭВМ , снабженной большим количеством периферийных устройств и имеющей большой объем памяти . 39. СХЕМА СУММИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ НА АТТЕНЮАТОРЕ СОПРОТИВЛЕНИЙ Достоинством данной схемы является то , что в ней используются резисторы только двух номиналов . Величина ступеньки пропорциональна Е /3 и определяется только напряжением стабильного источника Е и не зависит от выходного напряжения триггера. Триггеры образуют регистр , в котором содержится двоичная информация , которая должна быть преобразована в аналоговую форму . На выходе триггера , прямом и инверсном , находятся ключи . Ключ Кл 1 находится на прямом выходе триггера . На второй вход ключа подается напряжен и е стабильного источника. В том случае , если в триггере записана 1, то напряжение источника Е прикладывается к R1. Если записан 0, то ключ Кл 1 закрыт и нулевой потенциал через ключ Кл 1' прикладывается к R1. В соответствии с записанным числом вырабатывает ся выходное напряжение , пропорциональное Е /8: где N - десятичное число 40. ПРИМЕНЕНИЕ МИКРО ЭВМ В ПРИБОРАХ (СПЕКТРОФОТОМЕТР ) Спектрофотометр применяется для качественного и количественного анализа состава жидкого и прозрачного твердого образца . Принцип его действия основан на том , что световой луч по разному поглощается веществом , в зависимости от его состава . Следовательно коэффициент поглощения для раз н ых веществ будет различным . Микро ЭВМ выполняет в этом приборе следующие функции : автоматизация процесса измерения ; экспресс обработку результатов измерения ; повышение точности прибора ; облегчает общение оператора с прибором. В памяти микро ЭВМ записаны коэффициенты поглощения различных веществ , программа испытаний и программа управления устройством подачи образца (УПО ). Монохроматор представляет собой генератор , испускающий световые волны с заданной программой частотой . Светофильтр поглощает все мешаю щ ие колебания кроме одного требуемой частоты . Этот луч , проходя через образец , поглощается в зависимости от его состава . Приемник излучения принимает эти колебания , амплитуда которых зависит от коэффициента поглощения и вырабатывает сигнал , пропорциональны й изменению амплитуды . Микро - функциональный модуль (МФМ ) АЦП преобразует аналоговый сигнал в цифровую форму и передает цифровой сигнал в микро ЭВМ . Микро ЭВМ сравнивает полученные результаты с записанными в памяти и определяет состав вещества . Оператор м о жет набирать программу измерений с помощью клавиатуры и выводить информацию на самописец , табло , на телеграфный аппарат . Блок ручной корректировки позволяет оператору вносить изменения в программу . 41. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ (ПО ) ЭВМ. Состоит из операционной системы (ОС ) и программ пользователя . ОС состоит из утилит , библиотеки подпрограмм , языковых трансляторов , программы - компоновщика , редактора , монитора , загрузчика. Написание программы начинается с постановки задачи и с создания математической модели . Затем пишется алгоритм , который представляет собой пошаговую процедуру решения задачи . Программа пишется на языке высокого уровня . Языки высокого уровня не связаны с архитектурой данной машины. Программа , написанная на языке высокого уровня называется исходным модулем . Программа - транслятор преобразует исходный модуль программу на языке машинных кодов называе тся объектным модулем . Машинный код для каждой машины свой . Программа - редактор используется для ввода текста программы в ЭВМ и ее последующего редактирования . Программа - компоновщик связывает объектные модули , являющиеся результатом трансляции программ и подпрограмм считанных из библиотеки подпрограмм . Программа -отладчик позволяет выполнять программу по одной или нескольким командам за один шаг , что позволяет программисту проверять результат выполнения отдельных частей программы. Для ввода программы с клавиатуры или ВЗУ , используется программа , называемая загрузчиком . В ее функции входит операция чтения или записи по заданному адресу памяти , а так же выполнение работ по отладке и обслуживанию программ . В последнем случае программа - загрузчик называетс я монитором . Она может быть записана в память машины , тогда она называется резидентной . Выполнение загрузки программы в память начинается с передачи управления по первому адресу программы. 42. ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА ЭВМ Представляет собой программное обесп ечение вычислительного процесса . Она управляет вводом - выводом , загрузкой программы данных в память , трансляцией программы и данных в машинные коды , управляет выполнением программ. В зависимости от машины некоторые операции выполняются аппаратно , а некот орые программно . Для пользователя это значения не имеет , т.к . он обращается к виртуальной машине . ОС так же нужна для управления файлами . Файлом называется поименованная совокупность однородной информации , размещенной на внешнем носителе и имеющая определ е нное функциональное значение . В процессе выполнения программы весь монитор или его часть записываются в ОЗУ . В этом случае он называется резидентным . Остальная часть монитора вводится в память ЭВМ по мере надобности . Если надобность в ней отпадает то ОЗУ о т нее освобождается. После включения питания и записи в память монитора ЭВМ приступает к выполнению программы . Запись в память монитора осуществляется либо автоматически либо по команде пользователя . К системным программам относятся так же программы обслу живания ПУ которые могут быть реализованы двумя способами : функциональный и логический . Для создания функциональной программы программист должен знать принцип действия и особенности ПУ . Это затрудняет работу программиста , поэтому на функциональном уровне в ыполняются только команды готовности к обмену данными и команды прерываний . Во всех остальных случаях используют специальные прерывающие программы , называемые драйверами . Драйвер представляет собой программу обращения к конкретному ПУ . В программе ввода - вывода программист записывает номер ПУ к которому необходимо обратиться . По этому номеру происходит вызов соответствующего драйвера. Для расширения функциональных возможностей ЭВМ в системное обеспечение ЭВМ входит программа обращения к библиотеке подпрог рамм . Библиотека содержит программы стандартных функций , а так же программы ввода - вывода 43. МИКРОПРОЦЕССОРНЫЙ КОМПЛЕКТ К 1804. Процессор - это цифровое устройство , входящее в ЭВМ и выполняющее обработку информации в соответствии с заложенной в ЭВМ п рограммой . Программа находится в памяти ЭВМ и состоит из отдельных команд , понятных для процессора . В каждой команде содержатся сведения о том , откуда взять исходные данные , какую операцию над ними выполнять и куда поместить результат . Процессор состоит и з двух взаимосвязанных устройств : операционного устройства (ОУ ) и управляющего устройства (УУ ). ОУ предназначено для выполнения операций . Оно включает в себя в качестве узлов регистры , сумматоры , каналы передачи информации , мультиплексоры для коммутаци и каналов , дешифраторы и т.д . УУ координирует действие узлов ОУ . УУ вырабатывает в определенной временной последовательности управляющие сигналы , под действием которых в узлах ОУ выполняются требуемые действия . Благодаря достижениям микроэлектроники , обе с печивающей в одной микросхеме упаковку десятков тысяч элементов , такое сложное цифровое устройство , как процессор , разрешается в одном или нескольких БИС . Слово "большие " относится не к физическим размерам схемы , а к степени интеграции элементов схемы. Рассмотрим построение и функционирование микропроцессорной секции К 1804ВС 1, на базе которой создан процессор серийно выпускаемой мини-ЭВМ СМ - 1420. Микропроцессорная секция ( МПС ) представляет собой 4-х разрядную секцию , в которой возможны хранение и обработка 4-х разрядных данных . Объединением нескольких секций можно построить многоразрядное ОУ процессора. БЛОК ВНУТРЕННЕЙ ПАМЯТИ (БВП ). В блоке имеется регистровое запомина ющее устройство (РЗУ ), содержащее 16 4-х разрядных регистров . Адреса регистров представляются 4-х разрядными кодовыми операциями . РЗУ имеет два адресных входа А 3...А 0 и В 3...В 0, на которые информация поступает из команды. Задавая в полях команды адре са А 3...А 0 и В 3...В 0, можно одновременно производить чтение и выдачу на выходы А и В РЗУ содержимого любой пары регистров . При совпадении адресов А 3...А 0 и В 3...В 0 на оба входа А и В РЗУ передается содержимое одного и того же регистра . Выданное на выход ы А и В содержимое регистров РЗУ принимается соответственно в регистры PrA и PrB. Далее эти регистры служат источниками операндов , над которыми выполняются операции . Запись в РЗУ в каждом тактовом периоде может производить лишь в один из регистров , адрес к о торого задается шиной В 3...В 0. Записываемые в РЗУ данные поступают на вход РЗУ с выхода арифметико-логического устройства (АЛУ ) через узел сдвигателя данных АЛУ (СДА ). Данные через СДА могут передаваться без сдвига либо со сдвигом на один разряд влево и в право . Таким образом , за один тактовый период из РЗУ может быть выдано содержимое двух регистров , над ними в АЛУ выполнена некоторая операция , и полученный в АЛУ результат сдвинут вправо или влево и записан в регистр РЗУ . Выводы PR0 и PR3 в зависимост и от направления сдвига служат входом или выходом , через которые производится запись значения в освобождающиеся при сдвиге разряд и выдача содержимого выдвигаемого разряда . Чтение из регистров РЗУ , адресуемых шинами А 3...А 0 и В 3...В 0 происходит при высоко м уровне тактового сигнала Т. Вход РЗУ при этом логически отключен , и РЗУ не реагирует на поступающую на вход информацию . Выдаваемые из РЗУ данные принимаются в регистры операндов PrA и PrB, построенные на простых триггерах. При низким уровне тактового с игнала (временной интервал t2 - t3) входы регистров PrA и PrB логически отключаются от выходов РЗУ и регистры продолжают хранить принятую информацию . При этом в регистр РЗУ , адресуемый шиной В 3...В 0, производится запись передаваемой через СДА информации т а ким образом , что чтение и запись в РЗУ разнесены во времени. БЛОК РАБОЧЕГО РЕГИСТРА Q (БР ). Блок содержит одиночный 4-х разрядный регистр Q, построенный на триггерах D - типа . Содержимое регистра постоянно передается в узел АЛУ (в блоке БАЛ ). Запись же в регистр может производится по положительному перепаду тактовых импульсов . Данные на вход регистра передаются через узел сдвигателя регистра Q (CP), который работает аналогично узлу СДА блока БВП , передавая записываемые в регистр данные без сдвига либо со сдвигом на один разряд влево или вправо . В отличии от СДА , через который передается либо результат операции с выхода АЛУ либо содержимое самого регистра Q. Последнее обеспечивает возможность выполнения сдвига содержимого регистра Q, производимого п араллельно с операцией в АЛУ. БЛОК АРИФМЕТИКО - ЛОГИЧЕСКИЙ (БАЛ ). АЛУ имеет два 4-х разрядных входа R и S. Данные на эти входы поступают с выхода селектора источников данных (СИД ). Кроме этих входов АЛУ имеет вход для подачи переноса С 0. На вхо д R АЛУ СИД коммутирует или выход регистра PrA блока БВП или внешнюю шину данных D3...D0 либо передает на этот вход нулевое значение . На вход 8 СИД коммутируют один из трех источников (PrA, PrB, PrQ) или передают нулевое значение. Результат операции с в ыхода АЛУ , как отмечалось выше , подается на сдвигатели СДА и СР блоков БВП и БР . Кроме того , результат операции подается на селектор выходных данных (СВД ), который коммутирует в выходную шину У 3...У 0. Содержимое регистра PrA блока БВП либо выход АЛУ . СВ Д построен на элементах с тремя состояниями и управляется сигналом Е ... Передача информации на шину У 3...У 0 производится при управляющем сигнале Е ...= 0, при сигнале Е ...= 1 СВД переводится в третье (выключенное ) состояние , и микросхема МПС отключается о т шины У 3...У0. АЛУ имеет выходы , на которых формируются следующие признаки результата выполненной информации : - Z - признак нулевого результата (Z=1, если результат равен нулю ). - F3 - старший разряд результата , который может рассматриваться как знако вый разряд. - С 4 - признак переноса (при выполнении арифметических операций С 4=1, если возникает перенос из старшего разряда ). - OVR - признак перевыполнения (при выполнении арифметических операций OVR = С 3 + С 4, где С 3 - перенос , передаваемый в старший разряд ); если числа представляются со знаковым разрядом , то при OVR = 1 искажается знаковый разряд , т.е . результат оказывается ошибочным. Обозначение символом - это операция по разрядного суммирования по модул ю 2 (эту операцию называют так же операцией "исключающее или " или операцией "неравнозначности "). БЛОК УПРАВЛЕНИЯ (БУ ). Блок предназначен для преобразования содержимого поля кода операции i8...i0 команды в систему управляющих сигналов , под действием которы х в узлах микросхемы МПС выполняются операции. 44. АССЕМБЛЕР К 580 После того , как программа написана на языке высокого уровня она транслируется в машинный код , но программу можно написать на ассемблере , который так же как и машинный код ориентирован на архитектуру данной машины . Ассемблером называется программа - транслятор с символического языка , который называется языком ассемблера . Язык называется символическим , потому что операции в нем записываются в виде сокращений английских названий этих операц и й . Рассмотрим операцию сложения 2-х 16-ти значных десятичных чисел , записанных в двоично - десятичном коде . Чтобы сложить их в 8-ми разрядном МП надо повторить операцию сложения 8 раз . Один из регистров используется в качестве счетчика . Две пары регистро в используют для указания адресов в ОЗУ , в котором записаны слагаемые . Сложение начинается с младших разрядов . Каждая десятичная цифра записывается 4-мя разрядами , значит в первом цикле будут складываться две десятичные цифры. Алгоритм решения задачи выгл ядит следующим образом : 1. Определение в памяти адреса слагаемых. NA 100(H) - 107(H) NB 108(H) - 10F(H) 2. Загружаем в аккумулятор два младших десятичных разряда числа NA, которые записаны по адресу 100 (Н ) 3. Складываем содержимое аккумулятора и 2 младших десятичных разряда числа NB, записываем по адресу 108 (Н ) 4. Записываем результат сложения по адресу NА (100Н ) 5. Увеличиваем содержимое регистров А и В на 1, а содержимое счетчика уме ньшаем на 1. В аккумулятор помещается содержимое ячейки 101H, которая складывается в аккумуляторе с содержимым ячейки 109H. И так происходит до тех пор пока счетчик не обнулится. При сложении двоично - десятичных чисел должна проводится операция DAA - дес ятичной коррекции аккумулятора : которая состоит в том : что если при сложении получилась запрещенная комбинация , то добавляется цифра 6, т.к . перенос в 4-х разрядном двоичном числе формируется на цифре 16, а в десятичном - на цифре 10, то добавляя 6 мы фор м ируем цифру переноса в старший разряд и избавляемся от запрещенной комбинации. Команда на ассемблере содержит 4 поля , которые отделяются друг от друга пробелом или символами (: ; -) в зависимости от типа ЭВМ. Первое поле называется меткой или именем . О но заполнено не всегда , а только в случае многократного обращения к этой команде . Второе поле - поле операции . Заполняется всегда. Третье поле - поле операнда . Существуют операции (останов , конец ), в которых операнд не указывается. Четвертое поле - пол е комментария . Не транслируется в двоичный код и является поясняющим. ПРИМЕР ПРОГРАММЫ : 1. LXI D,NA 2. LXI D,NB 3. MVI C.8 4. XRA 5. LOOP: LDAX D 6. ADC M 7. DAA 8. STAX D 9. INX H 10. INX D 11. DCR C 12 JNZ LOOP ком 1. команда непосредственной загрузки адреса NA в память в регистры D, E (запись 100) ком 2. команда непосредственной загрузки адреса 108(H) в регистры H,L ком 3. команда непосредственной пересылки числа циклов (8) в счетчик , которым является регис тр С ком 4. операция очистки или обнуления аккумулятора . Исключает "ИЛИ " или cложение по модулю два содержимого аккумулятора с самим собой. ком 5. имеет имя , т.к . к ней обращаются неоднократно в процессе выполнения программы . По этой команде происходи т загрузка в аккумулятор содержимого ячейки ОЗУ , номер которой записан в регистрах D,E. Команда косвенной адресации , т.е . в коде команды указывается номер регистра , содержащего номер ячейки ОЗУ , содержащей операнд . На первом шаге это будет ячейка 100 ( Н ) ком 6. содержимое аккумулятора , которое является содержимым ячейки 100(Н ) на первом шаге , складывается с байтом NB, который содержится в ячейке 108(Н ). Буква М означает , что NB считывает из ячейки ОЗУ ком 7. команда десятичной коррекции ком 8. ST ORE - команда с косвенной адресацией . Результат сложения помещается в ячейку ОЗУ , номер который записан в регистре D. ком 9. Инкремент - увеличение на 1 содержимого регистра H ком 10. Инкремент - увеличение на 1 содержимого регистра D ком 11. Декремент - уменьшение на 1 содержимого регистра С (счетчика ) ком 12. Команда условного перехода . Если содержимое счетчика не ноль , то осуществляется переход к метке LOOP.
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Русскоязычная газета на Кипре теперь будет называться "Скребаный сусек".
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru