Главная Физические и химические датчики



МикропрО цессор

Адресная шина

. И II с

Шина данных

\

II А

Шина управления -тт-1 1 --~~-•-1

1 II л-у

2ki

Схема интерфейса

Схемы интерфейса (схемы управления вводом-выводом)

-7\-

Память (ОЗУ, ПЗУ)

Устройства ввода-аывода

Рис. 12. Типичная структура микро-ЭВ.М

стальные микро-ЭВМ, которые представляют собо единственную БИС с размещенными в ней центральны, процессором, памятью и схемами управления вводом-выводом. Выпускаются микропроцессоры, состоящие и одного или нескольких кристаллов БИС, функционально соответствующих центральному процессору ЭВМ. Под микро-ЭВМ чаще всего подразумевается микропроцессор с присоединенными к нему устройствами намят: и схемами ввода-вывода. Нередко подобная микро-ЭВ." размещена всего лишь на одной печатной плате; в таки случаях она носит название одноплатной микро-ЭВМ.

На рис. 12 представлена типичная конфигураци микро-ЭВМ. Для соединения микропроцессора с устрог ствами памяти и ввода-вывода используются адресна-шина, шины данных и управления, по которым произвс дится обмен информацией между всеми блоками ЭВМ В частности, с помощью адресной шины выбирается не мер ячейки в памяти или номер устройства ввода-выв(. да. Черет шину данных происходит прием и передач-коман п данньг.. а по шине >прзэ тения задается н;; правление пепглачи сигналов и осуществляется синхр HH3a::i)ii, иео6\..Д11л:ан л., я обменз -.формациеи с мятью ! устройств.:!мм вполз-вывода

Устгог.стБС! авг.иьBbiBv.ja лс:? "ё11няемые к мг.!-::-nponeijop, MorvT iiMjT. рчз.-1"-)н. ц т ункциональное i, значение Для их присоединени) к общей схеме ЭВМ Ht

обходимы схемы согласования, так называемый интерфейс, учитывающий особенности того или иного устройства ввода-вывода и осуществляющий управление ими через общие информационные шины, В настоящее время в продаже имеется множество типов микропроцессоров с большим набором схем интерфейса для присоединения разнообразных устройств ввода-вывода. Обычно эти схемы, как и основные блоки микро-ЭВМ, выполнены в виде БИС (табл, 6),

Таблица 6. Типичные периферийные БИС

Наименование

Тип прибора

Контроллер параллельного ввода-вывода

8255, Z80PIO

Контроллер последовательного ввода-вывода

8251, ZBOSIO

Счетчик-контроллер синхронизации

8253, Z80CTC

Контроллер прямого доступа к памяти

8257, Z80DMA

Контроллер накопителя на гибких магнитных дисках

WD1791, LHOnO

Контроллер дисплея

8275, aPD7220

Контроллер шины интерфейса общего назначения

8291, 9914

8. Память

Роль памяти в микро-ЭВМ выполняют пoлyпp!:li-JД-никовые запомииаюшке устройства, спели которы. х:-рошо известны биполярные 3 Однако достижение высокой степени интеграции в 3> этого типа связапи с



динамические

статические

СППЗУ

масочные

Рнс. 13. Классификация памяти

большими трудностями, поэтому в качестве памяти микро-ЭВМ, за исключением случаев, когда необходимо очень высокое быстродействие, используются ЗУ, выполненные по МОП-технологии.

Полупроводниковые устройства памяти можно классифицировать по схеме, приведенной на рис. 13.

Постоянные ЗУ предназначены только для считывания информации. Это энергонезависимые ЗУ, т.е. при отключении источника электрического питания содержимое памяти не разрушается. Обычно ПЗУ используется для запоминания программ. Кроме того, в ПЗУ могут храниться фиксированные данные, например коды образцов букв, цифр и других символов, таблицы для прямых численных преобразований и др. Так называемые масочные ПЗУ наиболее удобны для условий массового производства. По мере увеличения объема выпуска ctoi мость одного кристалла ПЗУ быстро снижается, компе! сируя тем самым довольно большие первоначальные зг траты на разработку маски. Для замены информацио! ного содержимого такого ПЗУ необходима разработк. новой маски. При небольших объемах выпуска удобне и дешевле стираемые и программируемые ПЗ (СППЗУ). поскольку их можно перепрограммировато бе.-. замены маски. Многократное стирание и перезапис в СППЗУ производятся при УФ-облучении БИС. Чат всего СППЗУ лспользуются на этапе разработки микр ЭВМ, в ::робных ее образцзм. Корпуса СППЗУ и масс ных ПЗУ различаются расположение:.! выводов В п следпие годы интенсивно разрабатывается еще один bi .

ПЗУ -так называемые электрически стираемые и программируемые ПЗУ (ЭСППЗУ).

Другой вид памяти -ОЗУ, или ЗУ с произвольной выборкой (ЗУПВ) в отличие от ПЗУ позволяет не только считывать, но и записывать. Это энергозависимый тип ЗУ, так как при отключении источника электрического питания содержимое ЗУ безвозвратно утрачивается. Как видно из схемы на рис. 13, ОЗУ могут быть статическими и динамическими (табл. 7). Динамические ОЗУ имеют

Таблица 7. Сравнение статических и динамических ОЗУ

Технико-экономическая характеристика

Статические ОЗУ

Динамические ОЗУ

Стоимость в расчете на 1 бит

Высокая

Низкая

Управление

Простое

Сложное

Уровень шума

Низкий

Высокий

Скорость выборки данных

Средняя, высокая

Средняя

Плотность размещения ячеек памяти

Низкая

Высокая

более простую, чем статические, структуру ячеек памяти и допускают более высокую степень интеграции при их реализации в виде БИС, Как видно из таблицы, для памяти большой емкости выгоднее использовать динамические ОЗУ. Однако в соответствии с принципом работы этих ЗУ для сохранения целостности содержимого необходима периодическая его регенерация и, как правило, требуются сложные управляющие схемы.

Поскольку в ОЗУ возможны и запись и считывание, этот тип ЗУ обычно используется для запоминания данных, а также в качестве стековой памяти. В процессе разработки программ, а также при наличии внешней памяти, например накопителя на гибких магнитных дисках в персональном компьютере. ОЗУ используется в качестве программной памяти.

Оперативные ЗУ с комплементарной МОП-структу-



рой, oTvinqaiOTCH чрезвычайно низким потреблением эле- -троэнергии, поэтому при наличии резервного источни, . питания небольшой мощности этот тип ЗУ становится к. бы энергонезависимым.

9. Особенности и классификация микро-ЭВМ

Микро-ЭВМ - это класс вычислительных машг имеющих ряд преимуществ по сравнению как с прежн жесткой логикой, так и с современными мини-ЭВМ.

1. Малые габариты и масса, так как использует( всего лишь несколько кристаллов нли даже один кр сталл БИС в отличие от нескольких десятков, а то и с тен ИС в схемной части прежних вычислительных маши

2. Высокая надежность, обусловленная уменьшение i числа компонентов и соединительных линий, чему способ ствовала замена ИС на БИС.

3. Экономичность. Это, в первую очередь, малое эне; гопотребление, что также объясняется уменьшением чи ла компонентов всей системы. Кроме того, применен; j надежной микро-ЭВМ позволяет снизить эксплуатацио?;-ные расходы и затраты на запчасти. Массовое производство этих вычислительных машин обусловливает их низкую стоимость. Технические возможности ряда микропроцессоров позволяют построенной на основе их микро-ЭВМ стать полноценной заменой некоторых видоз мини-ЭВМ.

4. Гибкость. Микро-ЭВМ можно приспособить д" выполнения самых разнообразных функций путем перс записи программы. Использование стираемых и перепр( граммируемых ПЗУ в качестве постоянной памяти увс личивает гибкость этих ЭВМ.

5. Удобство технического обслуживания. Контро." функционирования микро-ЭВМ может быть легко ос шествлен с помощью универсальных тест-програм. Имеются также специальные программы автоматическ( го обнаружения неисправностей, т.е. самодиагностик

Выпускаемые в настоящее время микро-ЭВ. птлич ются большпм разнообоа?уем, которое iienpeobiBHO тет. Чтобы не заниматься перечислением всех тиг-микро-ЭВМ огпаннчимся и\ клзссификаапей по газря ности и те;яолйгил изг1>">в."тени.= Но поедвс]:>!1ель уточним разницу между микропроцессором и иднокг стальной микро-ЭВМ Как уже отмечалось, микропр

цессор - это обычно центральный процессор, выполненный на одном кристалле и содержащий АЛУ, блоки управления и регистры. Однокристальная микро-ЭВМ - это тоже одна БИС, но содержащая кроме центрального процессора еще и память, схемы управления вводом-выводом. Таким образом, для однокристальной микро-ЭВМ требуется минимальное число внешних компонентов н она может быть изготовлена малогабаритной и дешевой. Однако содержимое ее ПЗУ определяется структурой маски и заложено еще при изготовлении ЗУ, что несколько снижает гибкость ЭВМ, зато является оптимальным для массового производства. Тем не менее в отличие от микропроцессоров даже очень высокая степень интеграции ЗУ этих вычислительных машин не позволяет им достигнуть хорошей вычислительной мощности.

В настоящее время имеется большой выбор однокристальных микро-ЭВМ, изготовленных по разной технологии, с различной емкостью памяти и числом портов ввода-вывода, В табл. 8 приведены данные типичной

Таблица 8. Технические характеристики восьмиразрядных микро-ЭВМ фирмы «Интел»

Емкость памяти, б на кристалле

«

Организация портов ввода-вывода

а Я)

параллельный ввод-вывод

OJ -

8048

1024

8748

1024

СППЗУ)

8035

8049

204с

8039

8021

1024

8022

2C4f

0 встро-

енным

АЦП}

ЭВМ этого класса В последлес время гтрлвлека: внимание появ./енье .-ьокрпста.сньи. мпкрс-ЭВ.М, выпускаемых в отнссл-i.iiM небол:г-1.Л1ч кол;"-е:тв1Х г. аме-чательных тем чи. и\ ПЗУ мо.кно расширить путем при-



0 1 2 3 4 [5] 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17


0.0189