Розробка структурної схеми мікропроцесорної системи

Размещено на http://www.allbest.ru/

РОЗРОБКА СТРУКТУРНОЇ СХЕМИ МІКРОПРОЦЕСОРНОЇ СИСТЕМИ

Вступ

Схемотехніка - це наука яка вивчає принципи побудови та склад функціональних вузлів комп'ютера та їх елементів.

Мікропроцемсор (англ. microprocessor) -- інтегральна схема, яка виконує функції центрального процесора (ЦП) або спеціалізованого процесора.

Мікропроцесорна ЕОМ (мікро-ЕОМ) - це ЕОМ, що складається з мікропроцесора (мікропроцесорів), напівпровідникової пам'яті, засобів зв'язку з периферійними пристроями та джерела живлення, поєднаних загальною несучою конструкцією.

Мікропроцесорний комплект (МПК) - набір мікропроцесорних та інших інтегральних мікросхем, сумісних по конструктивно-технологічному виконанню та призначених для сумісного вживання при побудові мікро-ЕОМ і інших засобів обчислювальної техніки.

Важливе місце в ній посідають системи керування з мікропроцесорами та мікроконтролерами. Вони дозволяють реалізувати складні закони керування електронними пристроями. Знання цих систем створює базу для вивчення побудови мікропроцесорних систем керування. Перевага цих систем полягає в їх гнучкості, легкому пристосуванні для вирішення різноманітних завдань програмного забезпечення.

Мікропроцесорна система здатна зробити все, але працює вона не занадто швидко, адже всі інформаційні потоки приходиться пропускати через один-єдиний вузол - мікропроцесор. У традиційній цифровій системі можна легко організувати паралельну обробку всіх потоків інформації, щоправда, ціною ускладнення схеми. мікропроцесор схема база інтегральний

Сучасні мікропроцесорні інтегральні схеми містять усі складові електронно-обчислювальної машини та мікропроцесора, пам'ять даних, пам'ять програм. Ці схеми ефективно використовуються в системах промислового та побутового обладнання.

Розширення функцій мікропроцесорних систем потребує удосконалення знань спеціалістів різних профілів у цьому напрямку.

На сьогопнішній день мікропроцесори е невід'емною частиною «інтелектуальної» електроніки. Широке застосування вони знайшли в елек- тронних побутових приладаХ; у систеыах вииіру й автоиатичного конт- ротл: у системах теле- і радіозв'язку, таких як ІИифровий стільниковий зв'язок і Супутникоюий зв'язок: у сисгемах медичної діагностики і багатьох інших системах. Слід зазначити широке застосування мікропропроцесорних систем v вирішенні складних науково-технічних завдань.

МікроЕОМ у МПС можvть виступати в ролі інтелектуальних датчиків, що здійснюютъ адаптивне виділення сигналів із шумів і розпізнавання об'ектів з поверхні, перетворювачів координат і формувачів впливів, що управляють, на виконавчі органи.

Широке застосування знайшли иифрові системи управління оріен- тацію космічного літального апарата (КЛА).

Мікропроцессор виконує на системі функції центрального пристрою управління та внутрішнього облаштування арифметическо-логічного перетворення даних. Як пристрій управління він генерує послідовності синхронизирующих і логічних сигналів, які визначають послідовності спрацьовування всіх логічних пристроїв системи. Мікропроцессор задає і послідовно здійснює мікрооперації вилучення команд програми з пам'яті системи, їх розшифровку і виконання. Тип операцій мікропроцесора визначається кодом операції у команді. Відповідно до цих кодів мікропроцесор виконує арифметичні, логічні чи операції над числами, представлений у двійковому чи кодовому двійково-десятковому коді. [1]

1. РОЗРОБКА СТРУКТУРНОЇ СХЕМИ МІКРОПРОЦЕСОРНОЇ СИСТЕМИ

1.1 Розробка структурної схеми мікропроцесорної системи

Мікропроцесор -- центральний пристрій (або комплекс пристроїв) ЕОМ, який виконує арифметичні і логічні операції, задані програмою перетворення інформації, управляє обчислювальним процесом і координує роботу пристроїв системи. В обчислювальній системі може бути декілька паралельно працюючих процесорів, такі системи називають багатопроцесорними.

Основними характеристиками мікропроцесора є швидкодія і розрядність. Швидкодія -- це число операцій, що виконуються за секунду. Розрядність характеризує об'єм інформації, який мікропроцесор обробляє за одну операцію: 8-розрядний процесор за одну операцію обробляє 8 біт інформації, 32-розрядний -- 32 біта. Швидкість роботи мікропроцесора багато в чому визначає швидкодію комп'ютера. Він виконує всю обробку даних, що надходять в комп'ютер і зберігаються в його пам'яті, під управлінням програми, що також зберігається в пам'яті.

Моделі процесорів включають наступні пристрої: пристрій управління (ПУ). Цей пристрій відповідає за видачу сигналів, що керують роботою всіх пристроїв всередині процесора і взаємодією із шиною пам'яті.

Арифметико-логічний пристрій (АЛП, ALU). Так називається пристрій для цілочисельних операцій. Арифметичні операції, логічні операції та операції зсуву обробляються за допомогою АЛП. Ці операції складають переважну більшість програмного коду в більшості програм. У процесорі може бути декількаАЛП.

AGU (Address Generation Unit) -- пристрій генерації адрес. Цей пристрій не менш важливий, ніж АЛП, оскільки він відповідає за коректну адресацію при завантаженні або збереженні даних. Абсолютна адресація в програмах використовується тільки в рідкісних виключеннях.

Як тільки беруться масиви даних, в програмному коді використовується непряма адресація, що примушує працювати AGU.

Математичний співпроцесор (FPU). Процесор може містити декілька математичних співпроцесорів. Кожний з них здатний виконувати, щонайменше, одну операцію з плаваючою крапкою незалежно від того, що роблять інші АЛП. Метод конвеєрної обробки даних дозволяє одному математичному співпроцесору виконувати декілька операцій одночасно. Співпроцесор підтримує високоточні обчислення як цілочисельні, так і з плаваючою крапкою і, крім того, містить набір корисних констант, які прискорюють обчислення. Співпроцесор працює паралельно з центральним процесором, забезпечуючи, таким чином, високу продуктивність. Система виконує команди співпроцесора в тому порядку, в якому вони з'являються в потоці. Математичний співпроцесор персонального комп'ютера IBM PC дозволяє йому виконувати швидкісні арифметичні і логарифмічні операції, а також тригонометричні функції з високою точністю.

Дешифратор інструкцій (команд). Аналізує інструкції в цілях виділення операндів і адрес, по яких розміщуються результати. Потім слідує повідомлення іншому незалежному пристрою про те, що необхідне зробити для виконання інструкції. Дешифратор допускає виконання декількох інструкцій одночасно для завантаження всіх виконуючих пристроїв.

Кеш-пам'ять. Особлива високошвидкісна пам'ять процесора. Кеш використовується як буфер для прискорення обміну даними між процесором і оперативною пам'яттю, а також для зберігання копій інструкцій і даних, які недавно використовувалися процесором. Значення з кеш-пам'яті витягуються безпосередньо, без звернення до основної пам'яті.

Шина -- це канал пересилки даних, використовуваний спільно різними блоками системи. Інформація передається по шині у вигляді груп бітів. До складу шини для кожного біта слова може бути передбачена окрема лінія

(паралельна шина), або всі біти слова можуть послідовно в часі використовувати одну лінію (послідовна шина). До шини може бути підключено багато приймальних пристроїв -- одержувачів.

1.2 Опис структурної схеми МПС

2. ПОПЕРЕДНІЙ ВИБІР ЕЛЕМЕНТНОЇ БАЗИ

Завдання курсової роботи потребує загального та детального опису елементної бази даних. Мається на увазі той факт, що при попередньому огляді елементної бази необхідно провести стартовий аналіз та розгляд загальних елементів з вибором необхідних для подальшого більш детального аналізу.

Елементна база включає у себе такі елементи:

- Центральний процесор К1810ВМ86;

- Постійний запам'ятовуючий пристрій К565РТ1;

- Оперативний запам'ятовуючий пристрій КР185РУ9;

- Цифрово-аналоговий та аналогово-цифровий перетворювачі К572ПВ1 та К1108ПВ2;

- Програмований таймер К580ВИ54.

2.1 Опис центрального процесора

Технічні характеристики К1810ВМ86 наступні:

- ШД - 16 розрядів;

- ША - 20 розрядів;

- Адресний простір - 220 = 1Мбайт;

- Програмно-доступні регістри - 12 (AX, BX, DX, CX, BP, SI, DI, IP, CS, SS, DS, ES);

- Пам'ять - сегментована по 64 кбайту;

- Довжина команди - мінлива від 1-го до 6-ти байт;

- Максимальна тактова частота Fт = 5 МГц;

- Використовується 40-вивідних корпус. Особливості МП К1810ВМ86: - розширена система адресації - 24 способи;

- Наявність команд множення, ділення і послідовності байтів і слів;

- Наявність шести регістрів черзі - прообраз КЕШ-пам'яті.

Регістри черги заповнюються наступною командою. Заповнення регістрів черзі відбувається одночасно з використанням попередньої команди; - Розвинена система переривань, використовується 256 запитів на переривання; - Є апаратні засоби для реалізації багатопроцесорної системи. По організації пам'яті МП К1810ВМ86 є машиною фон-нейманівського типу, так як пам'ять даних і пам'ять команд знаходяться в єдиному адресному просторі. Крім того, МП К1810ВМ86 відноситься до НД з програмним управлінням, при якому необхідний дешифратор команд.

- На рисунку 2.1 представлена ??схема формування фізичної адреси, прийнята для МП К1810ВМ86.

Рисунок 2.1 - формування фізичної адреси

2.2 Опис мікросхеми ПЗП

ПЗП - К565РТ1

ємність, біт- 1Кx4;

час зчитування -750нс;

споживана потужність-13 мВт;

напруга живлення; ± 5, 12 В;

технологія-nМДП

Даний пристрій забезпечує вимірювання амплітуди імпульсів наступних з періодом 50 мкс здійснює їх селекцію по амплітуді і видачу імпульсу рівня 0 тривалістю 05 мкс якщо амплітуда в межах допустимого діапазону. Опис принципу роботи Мікропроцесорний блок здійснює опитування входу в моменти приходу імпульсів ВІК з періодом 50 мкс При попаданні в поріг ? 5В запускається таймер який формує строб тривалістю 05 мкс.5мкс.

2.3 Опис мікросхеми ОЗП

ОЗП - КР185РУ9

Рисунок 2.6 - схематичне зображення КР185РУ9

Основні технічні параметри КР185РУ9:

Виготовлена ??по біполярної технології, сумісна по входу і виходу з ТТЛ-схемами.

Мікросхема КР185РУ9 являє собою ОЗУ ємністю 576 біт (64х9р).

Містить 5836 інтегральних елементів.

Корпус типу 2121.28-4.

2.4 Опис мікросхеми ЦАП

Швидкодіюча 8-розрядна ІС ЦАП К1118ПА3 призначена для перетворення паралельного двійкового коду в струм. За вхідним логічним рівням вона сумісна з ЕСЛ ЦІС серій К100, К500. Мікросхема може бути використана в різних електронних пристроях.

Основні електричні параметри:

2.5 Опис мікросхеми АЦП

АЦП-К1108ПВ2

Мікросхема 10-розрядного швидкодіючого функціонально закінченого АЦП послідовного наближення, призначена для перетворення аналогового сигналу в двійковий паралельний цифровий код. Мікросхема розрахована на перетворення однополярного вхідної напруги в діапазоні від 0 до

3 В, поданого на вхід через зовнішній ОУ або ПВЗ при максимальній частоті перетворення 1,1 МГц для 10-розрядної режиму і 1,33 МГц для 8-розрядного режиму.

Размещено на Allbest.ru