Микро ЭВМ на МПК 1801

Блок микропрограммной Блок генерации адреса

памяти.

от устройства

прерываний

Дешифратор Блок синхронизации

микрокоманд

Рис 2.1.

1. ВВЕДЕНИЕ

Последние годы характеризуются бурным развитием интегральной микроэлектроники и конструирования радиоэлектронной аппаратуры на основе интегральных микросхем. Внедрение в радио-, а также и электронную аппаратуру интегральных микросхем в значительной мере изменило методы проектирования и производства различной радиоэлектронной аппаратуры, повысило ее надежность и экономичность при одновременном уменьшении габаритов и веса. Благодаря интегральным микросхемам значительно расширилось внедрение радиоэлектроники в различные области науки и техники. Применение современной элементной базы позволило не только усовершенствовать старые, но и создать новые методы проектирования, конструирования и производства бытовой радиоаппаратуры и привело к новым разработкам в микропроцессорной системе. Малые габариты, масса, потребляемая мощность, высокая надежность, долговечность и большое множество функционального назначения дали создать новейшие устройства во всех сферах применения интегральных микросхем.

Микропроцессор представляет собой процессор, функционирующий в соответствии с программой, записанной в ЗУ, и характеризуется тем, что он выполняется в виде одной или нескольких БИС. Использование БИС обусловило следующие достоинства микропроцессоров: низкую стоимость, малые габариты и малое потребление мощности. Благодаря дешевизне микропроцессоров стало возможным применять вычислительные устройства там, где прежде их применение считалось экономически невыгодным; малые размеры и малое потребление мощности позволили встраивать микропроцессоры в самые разнообразные устройства.

Микропроцессор изменил характер проектирования цифровых устройств. Вместо разработки схем при использовании микропроцессоров составляются программы. Это ускоряет, удешевляет проектирование, обеспечивается легкость внесения изменений в способ функционального устройства, осуществляется путем замены хранящейся в ЗУ программы новой программой. Вместе с тем следует иметь в виду, что выполнение микропроцессоров определенной функции связано с последовательным выполнением обычно значительного числа команд, на что затрачивается большое время, и быстродействие устройств, которые используют микропроцессоры, оказывается относительно невысоким. Поэтому в тех случаях, когда требуется обеспечить высокое быстродействие, оно легче может быть достигнуто в устройствах, в которых функционирование определяется не программой, записанной в ЗУ, а путем определенных соединений элементов в схеме. Первые микропроцессоры появились в конце 1971г и уже через несколько лет они стали широко применяться в самых разнообразных сферах производства и быта. Они используются в измерительных приборах, в устройствах цифровой обработки данных, в качестве устройств управления станками, лифтами и т.д. В системе связи они найдут широкое применение, в частности, в телефонных аппаратах для расширения их возможностей, в управляющих комплексах систем коммутации каналов и сообщений и т.д.

Возможности применения микропроцессоров во всех средах оказались столь обширны, что влияние микропроцессоров равносильно революции в технике.

2. Проектирование ЦП на БИС К1801

В ЭВМ арифметические и логические операции с поступающей информацией выполняются в процессоре. Процессор, реализованный в виде одной БИС или на нескольких БИС называется микропроцессором. Основными блоками, из которых состоит МП является арифметико-логический блок (АЛБ) и устройство управления (УУ). Информация в МП поступает через выходные магистрали, которые связывают его с блоками памяти и различными внешними устройствами. Количество магистралей, связывающих МП с внешними устройствами может быть различным в зависимости от внутренней организации МП и структуры вычислительного устройства. Структура микроЭВМ определяется организацией МП, составом входящих в него функциональных узлов, количеством внешних магистралей и организацией обмена информацией. Для многих команд требуются процедуры обмена информацией с ЗУ, разнообразными внешними устройствами, устройствами ввода-вывода. При реализации процедурного обмена МП формирует на МА адрес ячейки ЗУ или двоичный код внешнего устройства, к которому он обращается. Одновременно МП по МУ формирует управляющие сигналы, настраивающие подключающее устройство на необходимый режим обмена информацией. После формирования кода адреса и управляющих сигналов по МД передается информация. Эта информация затем преобразуется в соответствии с кодом очередной команды, записанной в специальный регистр МП. Для этого УУ МП формирует управляющие сигналы на узлы АЛБ, участвующие в выполнении команды. Одновременно с выполнением команды УУ МП формирует адресный код следующей команды и об