При работе МП числа А и В, над кот-ми выполн-ся операция, передаются по магистрали последовательно из РОН на буферные регистры БР А и БР В. Затем по команде АЛУ производит указанную операцию, а результат ее по внутренней магистрали передается в РОН. Обычно результат заносится в специальный регистр для хранения результатов - аккумулятор, при этом раннее записанное в ак-ре число стирается.
В МП КР580 исп. 5 различ. способов адресации:
1 Прямая адресация: второй и третий байты команды содержат прямой адрес операнда в памяти (младший байт адреса во втором байте команды, а старший в 3-ем).
2 Регистровая или неявная адресация - команда указ. на регистр или пару регистров, в кот-х записаны данные.
3. Регистровая косвенная -команда указ. на пару регистров, в кот-х записан адрес памяти или данные.
4 Непосредственная адресация команда сама содержит данные. При двухбайтовых данных во втором байте команды запис. младший байт, а в 3-ем - старший.
5 Стековая адресация адрес определяется указателем стека. Она отлич-ся от регистровой косвенной адресации тем, что при обращении к памяти происходит запись или чтение двух байтов, а содержимое указателя стека соот-но уменьш-ся или увеличив-ся на два. Информация в стеке хранится в том порядке, в кот. туда поступает, а извлекается в обратном порядке.
Основные команды МП
1 Команды обработки данных
Сложение содержимого регистра и ак-ра; вычетание; логическ. слож-е; логич. умнож-е содержимого ак-ра и регистра; увелич-е и уменьш-е содержимого регистра на 1; сдвиг на разряд; логическле инвертирование содержимого ак-ра.
2 Команды передачи данных
Загрузить данные из указан. ячейки памяти в ак-р; запомнить число; переслать данные из одного регистра в др; ввод - передача данных с устр-ва ввода в ак-р; вывод; непосредственная загрузка регистра числом, указанным во втором байте команды.
3 Команды управления
Безусловный переход к команде (указывает номер ячейки памяти, где хр-ся данная команда) - позволяет нарушить порядок выполнения программы; Безусловный переход к подпрограмме - по окончания подпрограммы происх. возврат к прерванному этапу осн. программы; Возврат из подпрограммы.
МП рассм. одновременно как выч. устр-во и ИС. Как выч. устр-во МП хар-ют пар-ры:
-разрядность обрабатываем. данных и выполняемых команд
- способ-ть к наращиванию разрядности
- t выполн-я команды типа регистр-регистр и типа регистр-память
-число команд (микрокоманд);
-наличие микропрограм. упр-я
-число внутрен. регистров (РОН, индексные, арифметич., вспомогат-е)
-возмож-ть обеспеч-я реж.прерывания
-число уровней прерывания
-тип интерфейса
-способ-ть к обраб. десятич. кодов
-наличие и объем стека
-объем адресуемой памяти
-налич-е канала прям. доступа к памяти
-число вх. и вых. шин и их разрядность
наличие трансляторов с языков уровня.
Как ИС:
-тип базовой технологии; степень интеграции элементов; средняя мощность;
число источ-в пит., их ном-лы, допуски;
тип корпуса; помехоустойчивость; технич. ресурс; уровень 0 и 1; совместимость с ТТЛ уровнем; нагрузочная способность; стоимость; устойчивость к механич. и климатич. воздействиям, проникающей радиации; число МС в МПК и число МПК. необходимых для построения 16-разрядного МП.
Комплексный сравнит. анализ по всем пар-м, имеющ. различ. природу и вес. затруднителен. Поэтому выбир-ся наиболее значимые пар-ры в кажд. конкретном случае.
Асинхронный процес обмена данными м/д микроЭВМ и ВУ. также требования наиболее рационального распред-я времени работы микроЭВМ приводят к необходимости разработки интерфейсных устр-в при орг-ции обмена данными. Задача таких устр-в сост. в приеме данных по сигналам упр-я, формир-я сиг-в, указывающих на наличие данных в устр-ве, выдаче данных по сигналам упр-я, а также формир-нии сигналов, указывающ. на готовность устр-ва к приему новых данных. Технология БИС позволяет создавать универсальные многофункциональные интерфейсные устр-ва ввода-вывода параллельной информации. Такие устр-ва м.б программируемыми и применяться для двунаправленной передачи данных и сигналов управления. МикроЭВМ информируется о готовности устр-ва к обмену данными по сигналам прерывания. Обмен данными осущ. путем обращения микроЭВМ к устр-м ввода-вывода, как к адресу памяти или ВУ
В жизнен цикл МП-сист. выд. 3 стадии: проектир-е, изгот-е и эксплуат-я. Каждая из стадий подразд-ся на несколько фаз. Для кажд. фазы сущ-т вероят-ть возник-я конструктив-х или физич. неисправностей. Поэтому на кажд. фазе необходимы процедуры тестового контроля, направлен. на обнаружение и устр-е неисправности. Процедура тестового контроля м.б. определена как провед-е экспер-тов с черным ящиком. Дискрет. сист. любой слож-ти или часть такой сист. может рассм. как черный ящик. Ошибка вызывается неисправностью, представляющ. собой некорректное состояние внутри черного ящика. Неисправности классифицир. в соот-вии с их причинами: физические, субъектив-е, проектные. интерактивные.
Физич-е неиспр-ти - непредусмотрен. нежелат-е изм-ния значения одной или нескольких логич. премен-х в системе.
Субъективное - конкретное проявление недостатков программного и аппаратурного обеспечения и неправильных действий оператора, имеющ. место при выполнении дискретн. сист-мой предписанных спецификацией действий.
Проектные - вызваны недостатками вносимыми в сист. на различ-х стадиях реализации исходного задания при структурном проектировании, разраб-ки алгоритмов. написании программ. трансляции в машинный код. Интерактив-е возник.. когда в процессе работы, или тех. обслуж-я или отработки сист. оператор вводит в сист. ч/з интерфейс человек - машина ложную информацию, не соответ-щую текущему сост-ю сист.
Ошибка - проявл-е неисправности.
Неисправность может приводить или нет к ошибке в зависимости от сост-я сист. Дефекты - физич-е изм-я пар-ров компонентов сист., выходящие за допустимые пределы. Их наз. сбоями (при временном хар-ре и отказами при постоян.)
Диагностика неисправности - процесс опред-я причины появл-я ошибки по рез-м тестирования. Отладка - процесс обнаружения ошибок и опред-я источников их появл-я по рез-м тестирования при проектир-нии МП-сист. Ср-ва отладки - приборы. комплексы и программы. Срок и кач-во отладки сист. зависят от ср-в отладки, кот-е должны: 1 управлять поведением сист. или ее модели на различ-х уровнях абстрактного представления 2 собирать инф-ю о поведении сист. модели, обраб-ть и представлять на различ-х уровнях абстракции 3 преобразовывать сист-ы, придавать им св-ва контролепригодности 4 моделир-ть поведение внеш. среды проектир. сист.
МПК - совокупность микропроцессорных и других ИС, совместимых по арх-ре, конструктивному исполнению и эл-ким параметрам и обеспечивающих возможность совместного применения.
МПК К1800
Комплект быстродействующих МП-х БИС этой серии исп. для построения высокопроизводит. ЭВМ, контроллеров и ср-в цифр. автоматики. МПК рассчитан на реализацию структур машин с произвольной системой команд. Секционная стр-ра БИС комплекта позволяет наращивать разрядность устр-в до необходимой длины слова. Способ упр-я - микропрограммный. В состав серии К1800 входят след БИС: секционное АЛУ (4 разрядное), секционный блок микропрограммного упр-я (БМУ)(4 разряд) , секционный контроллер памяти (КП), универсальный контроллер синхронизации (УКС). двухадресная регистровая память (ДРП), программируемый многоразрядный сдвигатель (ПСДВ), двунаправленный магистральный транслятор, двунаправленный транслятор уровней ЭСЛ-ТТЛ. Все БИС им. разрядно наращивае6мую стр-ру. БИС работоспособны в диапазоне t от -10 до +70 C, при этом следует предпринимать спец меры по отводу тепла от их корпусов. Uпит:-5,2, -2.0,0; потребляемая мощность АЛУ - 1,4ВА, БМУ - 1,6 ВА, УКС - 0,74 ВА; время цикла АЛУ - 41 нс.
МПК БИС К580
МПК БИС серии КР580 преназнач. для создания широкого класса ср-в выч. техники и обаб-ки информац. На основе комплекта строят. микроЭВМ контрольно-измерит сист, микроЭВМ для упр-я технологич. процессами, контроллеры переферийн. уст-в, бытовых приборов. МПК выполнен по n-МОП и по напряж-ям логич. уровней согласуется с ИС ТТЛ.
В состав входят след. БИС: 8-разрядный параллельный центральный процессор КР580ИК80А; программируемый последоват. интерфейс КР580ИК51; программируемый таймер, программируемый параллельный интерфейс, программир. контроллер прямого доступа к памяти; программир. контроллер прерываний.
С комплектом совместим ряд микро сх серии К589, выполн. по ТТШЛ-технологии.
Нагрузочная способность каждого выхода БИС достаточна для подключения одного входа ТТЛ схем (1,6мА). Выходная емкость информацион. и управляющ. выводов БИС не более 100 пФ. Максим. тактовая частота: 2,5 МГц; потребляем. мощность: 1,25 ВА; Uпит: 12; 5; -5 В.
1. ИС. Осн-е пар-ры
ИС-микроэлектрон. из-е, выполняющ. опред-ю ф-цию преобраз-ния и обраб-ки сигналов, имеющих высокую плотность упаковки электрически соединенных эл-тов и кристалов, кот. имеют единые требования к испытаниям, приемке, эксплуатации и рассм-ся как единое целое.
Классификация ИС по степени интеграции к=lgN: МИС(1..2), СИС, БИС, СБИС(5..6)
по технологии изготовл-я: полупров-е, пленочные, гибридные, совмещенные
по функц-му назначению:
1 цифр-е ИИЛ-логика, ТТЛ, МДП(с непосредственными связями на МОП стр-х), РЕТЛ, ДТЛ, КМОП(совместное включ-е тр-в с каналами разной проводимости)
2 аналоговые (линей-е, линейно-имп-е)
по конструктивн. исполнению
В основу классиф-ции цифр. ИС положено 3 признака:
- вид компонента логич. сх., на кот-м выполн. лог. операции над входящимиэл-ми
- способ соед-я полупров-х элементов в логич. сх.
- вид связи м/д логич. схемами
Пар-ры ИС
1 Быстродействие (задержка переключ-я) хар-ся максим. частотой смены вх. сигналов, при кот. еще не наруш-ся нормальное ф-ние. Пар-р опред. время обраб-ки сигнала.
Для оценки временных св-в м/сх исп. пар-р: задержка распростр-я сигнала, кот. представл. собой интервал времени м/д входным и выходным импульсами, измеряемыми на уровне 0,5 В.
По этому пар-ру ИС : сверхбыст-е (tз5нс, Pпот ср=50…100мВт), быстродейст-щие(t=5..10нс, Р=20…50мВт), сред-го быстр-я и малого (t100нс, Р1мВт)
Пар-ры: время задержки включ-я и время задержки выключ-я, кот. измер-ся на уровне 0,1 и 0,9 соот-но.
2 Напр-е питания
3 Потребляем. мощность
4 Коэф-т разветвл-я по выходу опр-т нагрузочную способ-ть ИС, т.е. максим. число идентичных элем-в, кот. м/б подключено к выходу данной схемы. При этом сх. должна обеспечив. устойчив. передачу сигнала при воздействии дестабилизирующ. факторов. (Краз=2,4,6,)
Увелич-е Краз приводит к сниж-ю быстр-я, увелич. мощности потребл., ухудшению частотн. хар-к и помехоуст-ти. В состав ИС вх-т эл-ты с низк. нагрузоч. сп-ю - осн-е логич. эл-ты (Краз=2..10) и буферные лог. эл-ты (Краз=20..50).
5 Коэф-т объедин-я по входу
опред-ет максим-е число входов ИС, по кот-му реализ-ся лог. ф-ция. При необходимости больш-го числа входов применяют спец. ИС - расширители. Более слож-е ус-ва содержат также входы адресные, установочные, разрешающие, входы синхронизации.
6 Энергия (работа) переключений
А=Рпот ср *tздр ср
Различ. ИС: мощные (30мВт…300мВт), сред. мощ-ти (3мВт…30мВт), малой (0,3…3), микроватные, нановатные.
Чем выше мощность, тем выше быстр-е.
7 Надежность
1 интенсивность отказов, =10-8 - 10-9
2 наработка на отказ, Т=1/
3 вероят-ть безотказн. работы в течении заданного времени Р(t)
8 Стойкость м/сх к механич. и климатич. воздействиям высока, они способны раб-ть при центробеж-х ускорениях, ударах, неблагоприятных климатич. усл-х - повышен. влажности, большой темпер. диапазон.
9 Помехоустойчивость опред. допустимое напряж-е помех на входах м/сх и непосредственно связана с ее передаточн. ф-цией. Различ. статич. и динамич. помехоуст-ти.
Коэф-т статич. помех-ти:
отношение абсолютного зн-я напр-я максим-но допустимых помех по входу к миним-му перепаду напряж-ий на выходе эл-та при его переключении.
Взаимозам-ть- способ-ть равноценно заменить любую м/сх другой из мн-ва однотипных. Различ. внеш-ю и внутрен-ю взаимозам-ти. Внеш. связана с геометр-ми размерами и формами присоединит. поверхностей и выводов ИС, и эксплутац. пок-ли: диапазон темпер-р. надежность, масса. Внутр. опред. функцион-м назнач-ем ИС и электр-ми пар-ми, схемотехнологич. исполнением. При совпадении зн-ний по всем пар-рам обеспечив. полная взаимозамен-ть. Если зн-я пар-ров несколько отлич-ся, но не хуже данных, то сравнив-е м/сх наз. прямыми аналогами. М/сх,совпадающ. только по функц-му- функц-ми аналогами. Обязат. условием взаимозам. явл. одинаковое Uпит.При ср-нии габарито-присоединит. размеров - шаг м/д выводами.
Наибольш. быстр-ем облад м/сх ЭСЛ типа. Однако для них хар-на выс. потребл. мощность и стоимость, т.к. они заним. больш. площадь кристалла и им. более сложн. электр-ю сх. Этим сх-м отдают предпочтение в ап-ре. где быстр-е требуется любой ценой. ЭСЛ м/сх сохр. работоспособ-ть в больш. интер-ле темпер-р и при колебаниях напряж-я в цепях пит-я. Большая потребл-я мощ-ть затрудняет получ-е ЭСЛм/сх высок. степени интеграции., т.к. тепл. мощность, отводимая от кристала не может превышать несколько ватт. Это- МИС или СИС.
Для ср-я различ-х типов м/сх исп. пар-р энергии переключ-й. Чем его зн-е. тем предпочтит. данный тип. т.к. тоже быстр-е получ. при меньшей мощности. Однако, чем меньше его зн-е, тем более чувствительны ИС выходной нагрузке. М/сх типа ЭСЛ и ТТЛ с боьшой потребл. мощностью малочувствит. к вых. нагрузке. Сх. ТТЛ менее дорогие, чем ЭСЛ, облад несколько меньшим быстр-ем. Но здесь при сравн-нии необх. учитыв. степень интеграции. Если ЭСЛ -сх - это МИС или СИС, то для изгот-я ус-ва их потребует. больше, чем ТТЛ, обладающих большей степенью интеграции. Т.е., то быстр-е. кот-е выигрывается при использ-нии ЭСЛ-схем м/б потеряно в соединяющ их проводниках.
Особенностями сх. ИИЛ явл. малое зн-е энергии переключ-я, малая площадь, занимаемая одним ИИЛ эл-том на кристале и технологич. совместимость ИИЛ-эл-тов с др. типами биполярных ИС и ТТЛ сх-ми. Для микроэл-ных ус-в с автономными ист. пит исп. ИИЛ-сх или МДП, потребляющ. меньшую мощ-ть. Они им. сравнит. низк. стоимость.
М/сх МДП выполнены на тр-рах с каналами 1-го типа проводимости и относятся к сх. низкого быстр-я средн. мощ-ти. Их эл-ты заним. малую площадь на кристалле, они более всего подходят для созд-я БИС и СБИС.
КМОП - облад. более высок. быстр-ем, малой потребл. мощ-ю, большим коэф. разветвления по выходу; по стоимости и степени интеграции они уступают ИС с каналами одного типа проводимости; облад. наибольш. помехозащ-ю.