Главная Физические и химические датчики



12-й вывод

СППЗУ 2715

Z8 03


Рис. 14. Однокристальная двухкорпусная микро-ЭВМ типа Z8

соединения корпуса СППЗУ к корпусу БИС ЭВМ (рис. 14).

Преимущество микропроцессоров в их гибкости. Н; их основе можно с одинаковым успехом проектироват. как небольшие системы управления с емкостью памяти 1-2 К байт, так и персональную ЭВМ высокого класса на 64 К байт, оборудованную печатающим устройством графическим дисплеем, накопителем на гибких магнит ных дисках и др.

Разрядность. Среди микропроцессоров наиболее популярны восьмиразрядные серии. Они широко используются в персональных ЭВМ, интеллектуальных терминалах, контрольно-измерительных приборах, процессора, обработки текстов, промышленных контроллерах н др

Микропроцессоры для обработки 16-разрядных слое данных также стали применяться в персональных ЭB высокого класса, для управления технологическими процессами, в графических дисплеях и др.

Применение четырехразрядных микропроцессорор постепенно сходит на нет. С другой стороны, среди одно KpiiCTci-bHHx микро-ЭВМ наиболее распространены че тыре.разрядные. Они нашли весьма широкое примененр в качестве устройств для .десятичных расчетов и неслох-ны\ cjfCTeM управления, начгча-) от домашних э.зектп. и радгппряборов. а также игрушек v кончая всевозмол ным конторским и производственным оборудованием, П мере роста требований к этим устройствам увеличивае!

ся доля использования в них и разнообразие восьмиразрядных однокристальных микро-ЭВМ. Типичными представителями таких вычислительных машин являются уже упомянутые микро-ЭВМ серии 8048, а также Z8, 6801 и МК3870.

Технология. БИС на полевых транзисторах (МОП-транзисторах) можно разделить на три вида: р-каналь-ные (р-МОП); м-канальные (м-МОП); комплементарные (КМОП).

Технология р-канальных МОП-структур, как наиболее простая, была использована при создании первых микро-ЭВМ. Однако сейчас она является технологией прошлого и применяется только при изготовлении самых дешевых однокристальных микро-ЭВМ.

Преимущество п-МОП-технологии в том, что основными носителями в каналах БИС при этом являются электроны, которые превосходят по подвижности положительные заряды (дырки) р-МОП-приборов, А поскольку эта технология позволяет к тому же достигнуть и большей степени интеграции, в настоящее время опа преобладает при изготовлении БИС для микро-ЭВМ.

Комплементарная технология не обеспечивает такой высокой плотности элементов на кристалле как в п-МОП-приборах. Главное ее преимущество в гарантированном очень малом энергопотреблении КМОП-при-боров и большом запасе (допуске) по напряжению питания. Микросхемы, изготовленные по этой технологии, применяются в системах, работающих от автономных источников электрического питания, и в устройствах, к которым предъявляются повышенные требования в отношении помехоустойчивости. Ожидается, что в будущем эта технология получит более широкое распространение.

Кроме МОП-технологий используется и биполярная, ТТЛ-технология, которая наилучшим образом подходит для изготовления БИС с повышенным быстродействием. На основе ТТЛ выпускаются быстродействующие поразрядные секции микропроцессоров, из которых комби-нируются процессоры любой разрядности.

10. Программные средства

Разработка программ. Самым сушествекиы.м отлита-ем микрокомпьютерной -ехкики от прежнлг" систем .: жесткой логикой является наличие } первой гибкой про-



Составление задания

Проектирование системь!

аппар сре;

ровен ие

атных

1СТВ

Изготовление аппаратных средств

Наладка аппаратных средств

Проектирование программных

средств (составление программы;

Создание программного обеспечения

Отладка программных средств

граммной части. При ж . сткой логике возможности системы определяются главным образох структурой соединен) логических элемептп При микро-ЭВМ возмо: ности системы определяются в значительной м( ре также и программно частью машины.

Схемное решение пе, вых микро-ЭВМ обход; лось очень дорого, поэт( му конструировалась М! нимальная аппаратнг часть и большая до: по управлению системо приходилась на nporpaN мную часть. Однако позг нее, по мере увеличена выпуска дешевых пер] ферийных БИС и рост л затрат на разработку программ (доля учасп i человека) стало необх димо оптимально pacnpt делять роли между апп ратной в программно i частями ЭВМ. На рис. \ 5 представлен алгорит проектирования систем микро-ЭВМ. Для сокр. щения времени на разр ботку прогр.ммпон час" необходимо испо-ьзова-" современные эффектг ные .методы, а т5кже с-

Те!\Ь. aPrOM2Tn3£UII" Г г-, s.,r-Tr>.-i2 2 4H3

Языки програм.мирования. Ло- г>:. "BAl првме-мы те -ке .языки, что для мнк;?- » ЭВМ, м

лятся они на тг-к группы мэ±м.1 . „. асгсемблг

я--:.1ки высокого >оов]1Я компиляторы, ннтерпретаторь

Испытания

Опытная эксплуатация, оценка

Выпуск документации

Рис. 15. ЭтлГ-. .J 1

систе-

Маишнный рзык - это коды команд для логических схем, на которых вьиюлнен центральный процессор. Команды записываются npH.vio в этих кодах, т.е. в виде двоичных, восьмричнк!V и"и menн.п.татеричных чисел. Естественно, ряяы нпг- чисе.! не ь--ь]вуют никаких ассоциаций с содержанием ko4V-\i. работа по кодированию имеет нил:ун> промзводительность, поэтому на машинных кодах nporp.iMMf.i почти не разрабатываются.

Ассемблер пргшильнее, ч/лык ассемблера) по содержанию один к ..дному с.оптвстствуот машинным кодам, но изображается сочетанием букв алфавита, ясно указывающим на содержание команд. Алфавитные коды, используемые в ассемблере, называются мнемоническими.

Языки ьысокого ипсьШ.: отличаются большим разнообразием и предна.начоиы для повышения производительности обработки, приходящейся на одну команду, а следовательк.:. эффе1чТ!!Вности разработки самих программ. В настоящее 1фом>1 из «зыков высокигс; зровчя для персона..ьни\ .viiiKpo-ЭВ 1..иб -.ог улб*гым пуляется бэйсик (BASIC). .\oTF» •.юпо.и.-уются ii ряд других, как, наприме;), naCKJ-ib. n.T/.Vl, адз, С-компнлчтор

Поскольку кахчдыГт ассемблер шлнпстьк ооответст-вует машинному язь-Ny, он пригилен лишь л.1я одинаковых микро-ЭВМ Яоыы- высо!;-ио урозчя тп-ке отличаются межту !-.)б<:й, t.-) к иакй hj ин.\ кет быть использован д.-н ЭВА\ разног.) типа, причем для конкретной -мкт.ри-ЭВМ heij6voiiiM3 разработка собопен-ного компи.1яторг. Одпаьо программа, составлеььJЯ первоначально из яоыке иысоко.1.1 уровня, после перевода компилятором г<а \!.".::1пнпьтГ1 hjwk имеет v/i-to длин.jot. Поэтому, Koriri •i.rj6vHjiiMo УСКОРИТЬ o6fa6oTi;y. предпочтение OTauLKjj прогрзммпрованнк. на языке ассемблера.

11. Микро-ЭВМ типа Z SO

Микро-ЭВМ THn.j ZJ<i> Я9-!»ется типн-НоЛ аосьмпраз-рядной MiiKp-.;:p.iitrccрног серией! уииверг.члг.чого применения, npiiMCM ьзибидее с-овершеннок на ceгд.-яш.-л:fr день. .\1икропро:1есгор ZSO бь<л разработак cи?v:»й «Зилог», учреждекпол cneui.a.THCTaMM. пркнг.мгешнми г.гнее самое непосредстрепное хчастие в разраб iav пионерских микропроцессоров ф1;рмы NxHiiTe.v. В Японии эта



микропроцессорная серия выпускается фирмой «Шарп», играющей роль второго поставщика. Микропроцессор Z80 представляет собой БИС с 8500 транзисторами на кри. сталлической пластине площадью 4,6X4,9 мм; БИС вьь полнена по п-канальной МОП-технологии с кремниевыми затворами, Программное обеспечение микропроцессора совместимо с программной частью микропроцессоров 8080А. Микропроцессор Z80 имеет: 1) расширенный на-бор команд; 2) упрощенные схемы интерфейса; 3) боль шее число уровней прерываний; 4) встроенную схему регенерации динамического ОЗУ, т.е. возможность регенерации в самом кристалле содержимого динамической памяти. Ниже приведены основные технические характеристики микропроцессора Z80A:

Напряжение питания, В . , . ,

Максимальная потребляемая мощ ность, Вт..........

Частота однофазной синхронизации МГц.............

Уровни напряжений ввода-вывода

Время выполнения основных инструкций, мкс ... ......

Число инструкций........

Число уровней прерывания . , ,

+5 1,1

0-4,0

Совместимы с ТТЛ-уровнями (выходной ток, соответствующий логическому О, равен 1,8 мА) 1,6

158 2

Общая архитектура системы. Общая схема мик« ро-ЭВМ как системы, центральное место в которой занимает процессор Z80, приведена на рис. 16. Она состоит из пяти БИС набора и стандартных БИС памяти. Основ-

Устройстве параллельного ввода-вывода

Контроллер синхронизации

Устройство прямого доступа к памяти

Устройство последовэ-тельног ввода-выва;

емя--

Рн.-. 16. Структура систе-сы .!Я1фо-ЭВМ Z80

ные пять БИС изготовлены по л-канальной МОП-технологии с кремниевыми затворами, имеют лишь одно напряжение электрического питания +5 В и работают при однофазной синхронизации с уровнями ТТЛ.

Центральный процессор (CPU) - микропроцессор в корпусе с 40 выводами. Устройство параллельного ввода-вывода (РЮ, 40 выводов) содержит два восьмиразрядных двунаправленных порта ввода-вывода, имеет четыре режима работы (байтовый ввод, байтовый вывод, двунаправленная шина, битовый контроллер). Контроллер синхронизации (СТС, 28 выводов) содержит восьмиразрядный счетчик, 16-разрядный таймер (четыре канала). Устройство прямого доступа к памяти (DAIA, 40 выводов) служит для непосредственной передачи данных из высокоскоростных устройств ввода-вывода в память (16-разрядное адресное пространство памяти). Устройство последовательного ввода-вывода (SIO, 40 выводов) осуществляет асинхронную или синхронную последовательную передачу.

На рис. 17 показана система простейшей микро-ЭВМ, выполненной па основе микропроцессора серии Z80. Б минимальной по комплектации системе Z80 должны быть шесть компонентов: 1) центральный процессор; 2) генератор тактовых импульсов: 3) схема сброса; 4) память; 5) схема ввода-вывода; 6) источник питания.

В качестве устройства формирования тактовых импульсов можно использовать простой /?С-генератор с прямоугольной формой выходных сигналов. Однако при необходимости получения тактовых импульсов с повышенной стабильностью илп при работе центрального процессора с максимальные быстродействием применяется кварцевый генерЕтоп. Память можно реализовать на стандартных ПУ и ОЗУ. Кроме того, процессор Z80 содержит достаточное число внутренних регистров, чтобы, как например в системе на рис, 17, можно было обойтись без БИС ПЗУ.

Таким образом, при m.imv.i. всего лишь нескольких БИС, ИС и источника з?леитпического питания -г? В можно собрать ;"авк::тг.-(::! voii-Sb. !?-;DO-ЭBM.

Структура центрального процессора (пис. Как

видно из рисунка, а pyTiT.y р£гис-Г шего назначения входят две подгруппы восьмиразрядных аккумуляторов с присоединенными к ни.м восьмиразрядными флаговыми регистрами, а также две подгруппы, содер-



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


0.0097