Структурна схема ЕОМ

ЗМІСТ

1. СТРУКТУРНА СХЕМА ЕОМ. ПОКОЛІННЯ ЕОМ 3
2. Система числення. 4
3. Арифметичні дії над двійкове число 6

3.1 Віднімання із застосуванням зворотного коду. 6

3.2 Освіта додаткового коду. 7
4. ВУЗЛИ ЕОМ. 7
5. Суматор 8
6. ПОСЛІДОВНИЙ Суматор 9
7. Арифметика - логічний пристрій (АЛП) 10
8. Дешифратор 12
9. ПЕРЕТВОРЮВАЧІ з цифровою індикацією 14
10. ПЕРЕТВОРЮВАЧ КОДА 8421 В 2421 15
11. Програмованих логічних МАТРИЦЯ (ПЛМ) 16
12. Накопичується Суматор 17
13. ОСНОВНІ МІКРОПРОЦЕСОРНІ КОМПЛЕКТИ 18
14. ТИПОВА СТРУКТУРА Обробна ЧАСТИНИ МП 21
15. МІКРО ЕОМ НА БАЗІ МП К580 22
16. ФОРМАТИ КОМАНД І спосіб адресації 24
17. ЦЕНТРАЛЬНИЙ процесорний елемент К580 26
18. СИСТЕМА ЗБОРУ ДАНИХ НА БАЗІ МП К580 27
19. ЦЕНТРАЛЬНИЙ процесорних елементів (ЦПЕ) К589 29
20. БЛОК мікропрограмних УПРАВЛІННЯ (БМУ). 30
21. СТРУКТУРНА СХЕМА І ПРИНЦИП ДІЇ БЛОКУ

мікропрограмних УПРАВЛІННЯ (БМУ) 32
22. БЛОК ПРІОРИТЕТНЕ ПЕРЕРИВАННЯ (БПП) 34
23. СХЕМА Прискорені ПЕРЕНОСУ (СУП) 35
24. СХЕМА однорозрядних Суматор З ФОРМУВАННЯМ

ЦИФРИ ПЕРЕНОСУ У СУП 36
25. ОРГАНІЗАЦІЯ ПАМ'ЯТІ ЕОМ 37
26. Постійний запам'ятовуючий пристрій (ПЗУ) 39
27. Зовнішні запам'ятовуючі пристрої (ВЗП) 40

27.1 Метод запису без повернення до нуля 41

27.2 Фазова модуляція. 41

27.3 Частотна модуляція. 42
28. ПРИСТРОЇ ВВЕДЕННЯ - ВИВЕДЕННЯ ІНФОРМАЦІЇ 42
29. Виводить інформацію на дисплей 43
30. ВИСНОВОК ІНФОРМАЦІЇ НА Телетайп 45
31. ІНТЕРФЕЙС 46
32. Обмін даними між оперативною пам'яттю і

периферійні пристрої (ПУ) 48
33. ОБМІН ДАНИМИ по перериванню 51
34. СПЕЦІАЛІЗОВАНІ ПРИСТРОЇ Інтерфейс. АЦП 53
35. АЦП зі зворотним зв'язком (ОС) 54
36. АЦП Слідкуючі ТИПУ. 55
37. ЦАП з підсумовуванням НАПРУЖЕННЯ На операційному

Підсилювачі (ОУ). 55
38. ЗАСТОСУВАННЯ МІКРО ЕОМ в системи автоматизованого

УПРАВЛІННЯ (САУ) 56
39. СХЕМА Підсумовування НАПРУГИ НА Атенюатори

ОПІР 58
40. ЗАСТОСУВАННЯ МІКРО ЕОМ У приладі (Спектрофотометр) 58
41. ПРОГРАМНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ (ПЗ) ЕОМ. 60
42. ОПЕРАЦІЙНА СИСТЕМА ЕОМ 61
43. Мікропроцесорні комплекти До 1804. 62
44. Асемблер К580 66

1. СТРУКТУРНА СХЕМА ЕОМ. ПОКОЛІННЯ ЕОМ

Створено 4 покоління ЕОМ:

1. 1946 створення машини ЕНІАК на електронних лампах.
Запам'ятовувальні пристрою (ЗУ) були побудовані на електронних. лампах,електронно - променевих трубках (ЕПТ) і лініях затримки.

2. 60-і роки. ЕОМ побудовані на транзисторах, ЗУ на транзисторах,лініях затримки та феритових сердечниках.

3. 70-і роки. ЕОМ побудовані на інтегральних мікросхемах (ІМС). ЗУ на
ІМС.

4. Початок створюватися з 1971 р. з винаходом мікропроцесора (МП).
Побудовані на основі великих інтегральних схем (ВІС) та над БІС (НВІС).

П'яте покоління ЕОМ будується за принципом людського мозку,управляється голосом, використовується нова технологія на основі арсенідугалію.
ЕОМ призначені для обробки інформації і відображення результатівобробки. Для вирішення завдання повинна бути написана програма.

Під час вирішення завдання програма і операнди (числа, над якимипроводиться операції) перебувають в оперативній пам'яті (ОЗУ). Швидкодія
ОЗУ порівнянно з швидкодією АЛП. У процесі розв'язання задачі АЛУпостійно взаємодіє з ОЗУ, передаючи в ОЗУ проміжні та кінцевірезультати і отримуючи з ОЗУ операнди дії всіх частин ЕОМ при вирішеннізавдання здійснюється під впливом керуючих сигналів, що виробляютьсяпристроєм управління відповідно до програми, записаної в ОЗУ.

ПЗУ, щоб зберігати стандартних програм, таких як sin іcos, констант, тобто

Існує ще понад ОЗП (СОЗУ), що має малим обсягом івисокою швидкодією. СОЗУ застосовується для короткочасного зберіганняоперандів і проміжних результатів.

Якість ЕОМ визначається: об'ємом ОЗП (тобто кількістю одночасно зберігаються в ОЗП двійкових слів); швидкодією, що визначаються кількістюоперацій в сек. Після виконання завдання, програма та результати черезпристрій виведення записуються у зовнішнє ЗУ. В якості зовнішніх ЗУвикористовуються магнітна стрічка, гнучкий магнітний диск, магнітний барабан,перфострічка, перфокарти. Програма вводиться в ОЗУ з зовнішніх ЗУ або зклавіатури через пристрій вводу.

2. Система числення.

Підставою системи числення називають. число, у вигляді ступенівякого може бути записано будь-яке число в даній системі числення.
Системи числення, що застосовуються в ЕОМ, орієнтовані на двійкову систему,тому що основою ЕОМ є тригер, що має два стійких стани.

У десяткового системі числення підставою є. 10 і для записучисел використовують символи 0 ... 9.В двійковій системі підставою є. 2.
Для запису чисел використовуються символи 0 і 1.

Для переведення числа з десяткової системи в двійкову требапослідовно ділити на дві і результат записувати справа наліво, починаючиз останнього приватного, включаючи залишки від ділення.

Таблиця 1
| 10 | 2 | 8 | 16 |
| 0 | 00 | 0 | 0 |
| 1 | 01 | 1 | 1 |
| 2 | 10 | 2 | 2 |
| 3 | 11 | 3 | 3 |
| 4 | 100 | 4 | 4 |
| 5 | 101 | 5 | 5 |
| 6 | 110 | 6 | 6 |
| 7 | 111 | 7 | 7 |
| 8 | 1000 | 10 | 8 |
| 9 | 1001 | 11 | 9 |
| 10 | 1010 | 12 | A |
| 11 | 1011 | 13 | B |
| 12 | 1100 | 14 | C |
| 13 | 1101 | 15 | D |
| 14 | 1110 | 16 | E |
| 15 | 1111 | 17 | F |
| 16 | 10000 | 20 | 10 |

У вісімковій системі підставою є. 8. Для запису чиселвикористовують символи 0 ... 7. Будь-яке число може бути записано як сумаступенів 8. Для переведення числа з десяткової системи в вісімкову требапослідовно ділити на 8.

Для переведення числа з двійкової системи в вісімкову, потрібновідраховувати справа наліво по три розряди двійкового числа і записуватикожну групу з трьох розрядів за допомогою символів 0 ... 7.

Підставою в шістнадцятковій системі є 16, для запису чиселвикористовуються символи 0 ... 9 і A. .. F. Для переведення з десяткової системи вшістнадцяткову, треба послідовно ділити на 16:

У будь-якій системі числення її підставу записується як 10. Дляперекладу числа з двійкової системи в шістнадцяткову, потрібно відраховуватисправа наліво по 4 розряду двійкового числа і записувати кожну групурозрядів за допомогою символів з Таблиці 1, в якій представленіспіввідношення між числами в різних системах числення.

3. Арифметичні дії над двійкове число

В принципі машина вміє тільки підсумовувати. Всі іншіарифметичні дії зводяться до арифметичної операції підсумовування,логічним операціям зрушення при множення і ділення. Віднімання замінюєтьсяпідсумовуванням в додатковому або зворотному коді.

Підсумовування проводиться за правилами підсумовування за модулем 2.

0 0 = 0

0 1 = 1 < p> 1 0 = 1

1 1 = 0 і 1 перенесення в старший розряд.

3.1 Віднімання із застосуванням зворотного коду.

Прямий код позитивного числа збігається з його зворотним ідодатковим кодом. Зворотний код від'ємного числа утворюєтьсяінверсією одиниць в нулі і нулів в одиниці. Якщо кількість розрядівзменшуваного і віднімається різне, то ліворуч дописуються нулі в прямому кодітак, щоб кількість розрядів було однаково.

Вміст знакових розрядів:

0 .- для полож.

1 .- для негативні.

Якщо результат виходить негативний, його потрібно перетворити впрямий код; вміст знакового розряду не інвертується. Якщо у знаковомурозряді спостерігається переповнення розрядної сітки, то одиниця переповненнядодається до молодшого розряду, а потім відбувається перехід до прямого коду.

3.2 Освіта додаткового коду.

Додатковий код утворюється з прямого коду інверсією і додаваннямодиниці до молодшого розряду. Якщо результат вийшов негативним, тощоб отримати прямий код необхідно здійснити інверсію, а потім додатиодиницю до молодшого розряду. Одиниця переповнення знакового розряду привикористанні додаткового коду відкидається.

4. ВУЗЛИ ЕОМ.

Вузли ЕОМ класифікуються на:

1. комбінаційні - це вузли, вихідні сигнали яких визначаютьсятільки сигналом на вході, що діє в даний момент часу
(дешифратор). Вихідний сигнал дешифратора залежить тільки від двійкового коду,поданого на вхід в даний момент часу. Комбінаційні вузли називаютьтакож автоматами без пам'яті.

2. послідовних (автомати з пам'яттю) - це вузли, вихіднийсигнал яких залежить не тільки від комбінації вхідних. сигналів,що діють в даний момент часу, але і від попереднього стану вузла
(лічильник).

3. програмувальні вузли функціонують в залежності від того, якапрограма в них записана. Наприклад, програмувальна логічна матриця
(ПЛМ), яка залежно від пропаленій в ній програми може виконуватифункції суматора, дешифратора, ПЗУ.

5. Суматор

Суматор може бути побудований як комбінаційна схема --послідовний суматор і якпослідовних схема --накопичує суматор. Суматор здійснює cуммірованіе цифр розрядівдоданків і цифр перенесення за правилами складання по модулю 2. Роботасуматора строго регламентована відповідно до таблиці:

| Ai | bi | Pi | Si | Pi 1 |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| 0 | 1 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |

6. ПОСЛІДОВНИЙ Суматор

Послідовний суматор здійснює підсумовування доданків і цифрперенесення порозрядної, починаючи з молодшого розряду. Основою його схеми єоднорозрядних суматор. Підсумовування виробляється в однорозрядних суматорі
SM. Цифри i-того розряду доданка і цифра переносу з молодшого розрядупередаються на вхід суматора одночасно з приходом тактового імпульсу.
Регістри 1 і 2 використовуються для прийому та зберігання цифр i-того розрядудоданків. У D - тригері зберігається цифра переносу з молодшого розряду.
Регістр 3 приймає і зберігає цифру i-того суми. З приходом тактовогоімпульсу з регістрів 1, 2 і D - тригера розряду доданків і цифраперенесення надходить на вхід однорозрядних суматора. Одночасно регістр 3звільняється для прийому цифри суми.

У паралельному суматорі всі розряди операндів підсумовуютьсяодночасно, але швидкодія знижується за рахунок часу передачі цифрипереносу з молодшого розряду.

7. Арифметика - логічний пристрій (АЛП)

АЛУ призначено для виконання арифметичних і логічнихоперацій над операндами. АЛУ класифікуються наступним чином:

1. За способом дій над операндами. Бувають АЛУ послідовного іпаралельної дії. У послідовних АЛУ дії над операндамивиробляються послідовно розряд за розрядом починаючи з молодшого. Упаралельних АЛУ всі розряди операндів обробляються одночасно.

2. По виду оброблюваних чисел АЛП можуть здійснювати операції наддвійковими числами з фіксованою або плаваючою комою і над двійковій -десятковими числами.

Кожна десяткова цифра записується чотирма розрядами двійковогокоду.

1971

0001 1001 0111 0001

АЛУ при дії над двійковій-десятковими числами повинні міститисхему десяткової корекції. Схема десяткового корекції перетворитьотриманий результат таким чином, щоб кожен двійковій-десятковий розрядне містив цифру більше 9.

При запису числа з фіксованою комою кома фіксується післямолодшого розряду, якщо число ціле, і перед старшим, якщо число менше 1.

При записі чисел з плаваючою комою виділяється ціла частина, яканазивається мантиси, і показник ступеня, який характеризує станкомою.

37 та 0.37 - з фіксованою комою

37 * 10 ^ -2 - з плаваючою комою

3. По організації дій над операндами розрізняють блокові ібагатофункціональні АЛУ

У блокових АЛУ окремі блоки призначені для дій над двійковій -десятковими числами, окремо для дій над числами з фіксованоюкомою, окремо з плаваючою комою.

У багатофункціональних АЛУ одні й ті ж блоки обробляють числа зфіксованою комою, плаваючою комою та двійковій-десяткові числа.

Багатофункціональний АЛУ

Клапани К1 і К2 об'єднують суматори 1,2 і 3 для дій над числами зфіксованою комою.
Для дій над числами з плаваючою комою клапан К2 об'єднуєсуматори 2 і 3 для обробки мантиси, а клапан К1 від'єднує першимсуматор від другого. Суматор 1 обробляє порядки.
4. За структурою АЛУ бувають з безпосередніми зв'язками і багатозв'язних.
АЛП з безпосереднім зв'язком У багатозв'язних АЛУ входи і виходи регістрівприймачів і джерел інформації приєднуються до однієї шині.
Розподіл вхідних та вихідних сигналів відбувається під дієюкеруючих сигналів.

У АЛП з безпосереднім зв'язком вхід регістра приймача пов'язаний звиходом регістра джерела операндів і регістра, в якому відбуваєтьсяобробка.

Наприклад, в цій схемі підсумовування відбувається так: операнди подаютьсяв регістр 1. Регістр 2 є накопичують суматори або автоматом зпам'яттю. Він підсумовує складові, що надходять в різні моменти часу іпередає результат в регістр 3.

Множення в цьому АЛУ відбувається так: множене поміщають в регістр 4,множник - в регістр 1. Регістри 2 і 3 є крім того зрушуютьсярегістрами. У залежності від вмісту розряду множника, множенезсувається на один розряд, якщо множник містить 1, і на два, якщомножник містить 0. Ці приватні твори додаються у регістрі 2.

8. Дешифратор

Дешифратор призначений для перетворення двійкового коду на вході вкеруючий сигнал на одному з виходів. Якщо входів n то вихідних шинповинно бути N = 2 ^ n.

| X1 | X2 | X3 | Z0 | Z1 | Z2 | Z3 | Z4 | Z5 | Z6 | Z7 |
| 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |

Залежно від кількості розрядів вхідного числа і від кількостівходів елементів, на яких побудований дешифратор. Дешифратор можуть бутилінійні, у яких всі змінні Х1, Х2, Х3 подаються на вхідодночасно.

Їх швидкодія більше, але більше 3-х змінних одночасно податине можна, тому найчастіше застосовуються багатокаскадні дешифратори. Кількістьелементів в кожному наступному розряді більше, ніж у попередньому.

На вхід першого каскаду подається один склад, на вхід наступногокаскаду другий склад і результати конь'юнкція, вироблених у першійкаскаді.

Найпростіший лінійний дешифратор можна побудувати на діодним матриці:

У цій схемі використовується негативна логіка. При подачі "1" наанод діода він закривається. Якщо закриті всі 3 діода, підключені до однієїгориз. лінії то на цій лінії потенціал-Е, що відповідає рівню "1".

багатокаскадної дешифратор можна організувати ось таким чином:

Два лінійних дешифратора обробляють по 2 слова. В останньому каскадіутворюються кон'юнкції вих. сигналу першого каскаду. Багатокаскаднідешифратори мають менший швидкодією.

9. ПЕРЕТВОРЮВАЧІ з цифровою індикацією

Схема влаштована так, що керуючий. сигнал = 1 гасить відповіднийелемент Z (Zn соотв Yn). Перетворювач працює відповідно дотаблицею:

| десять-| "8421" | | | | cостояніе ел-тов Z1-Z7 (Y1 - Y7) | | | | | | |
| тично. | | | | | | | | | | | |
| | X4 | X3 | X2 | X1 | Y1 | Y2 | Y3 | Y4 | Y5 | Y6 | Y7 |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 2 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 3 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 4 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 |
| 5 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 6 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 7 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 8 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 9 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |

Схема перетворювача з цифровою індикацією:

< p> 10. ПЕРЕТВОРЮВАЧ КОДА 8421 У 2421

Код 2421 утворюється з коду 8421. До 4-х він повторює код 8421, адалі утворюється як інверсія додатки до 9-й. Код 8421 є двійковій -десятковим кодом, де коефіцієнти 8,4,2 і 1 є ваговимикоефіцієнтами, тобто відповідають "вартості" кожного розряду. Сполучення:
1010, 1011, 1100, 1101, 1110, 1111є забороненими. Перетворювачі кодів застосовуються в системахінтерфейсів.

| 8421 | | | | 2421 | | | |
| X4 | X3 | X2 | X1 | Y4 | Y3 | Y2 | Y1 |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 |
| 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |

11. Програмованих логічних МАТРИЦЯ

(ПЛМ)

ПЛМ є вузлом ЕОМ, функціонування якого визначаєтьсяпрограмою, записаною в нього. ПЛМ може використовуватися в якостідешифратора ПЗУ, наприклад в МП К580, як ПЗУ керуючої пам'яті.

Під час запису програми в ПЛМ пропалює плавкі запобіжники,з'єднують транзистори МДП з шинами матриці. Матриця М1 називаєтьсяматрицею кон'юнкції. На горизонтальні шини подаються змінні. Навертикальних шинах утворюються кон'юнкції. Навертикальних шинах з'являється одиничний сигнал тільки тоді, коли всітранзистори, включені у вузли матриці і приєднані до цієї шинизакриті. У вузлах ма?? Ріци включаються транзистори МДП.

пропалювання програми відповідно до призначення матриці полягає вте, що пропалює плавкий запобіжник і транзистор, під'єднується довузла матриці. Якщо на входи транзисторів подати нулі, то вони будуть закриті.
Матриця М2 називається матрицею диз'юнкції. На її горизонтальних шинахз'являється сигнал у тому випадку, якщо знімати сигнал через інвертор.

12. Накопичується Суматор

накопичує суматор є автоматом з пам'яттю, тобто складовіможуть приходити по черзі в довільні моменти часу і запам'ятовуватися влініях затримки або в тригерах. Накопичуються. суматор застосовується васинхронних пристроях, у яких складові не прив'язані до тактівтактового генератора.

З приходом доданка АI = 1 елемент "АБО" встановлюється в "1",тригер встановлюється. в "1". Якщо bi = 1 і приходить через якийсь часпісля ai, то воно запам'ятовується в лінії затримки іодночасно bi перекидає тригер в "0". На інверсно виході тригеравстановлюється "1", отже на другу схему "І" подаються дваодиниці, отже на виході другого схеми "АБО" формується цифрапереносу в старший розряд, що дорівнює "1". Якщо Pi = 0, то цифра суми, щознімається з прямого виходу тригера, дорівнює "0". Якщо Pi = 1, то сума Si = 1.

| ai | bi | Pi | Si | Pi 1 |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| 0 | 1 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |

13. ОСНОВНІ МІКРОПРОЦЕСОРНІ КОМПЛЕКТИ.

Сучасні мікропроцесори (МП)

МП виконує функції процесора ЕОМ, тобто управляє процесомуправляє процесом виконання операцій і виконує їх. МП може бутиреалізований на одному або декількох кристалах. Зазвичай процесор містить
АЛП, що управляє пам'ять. МП вибирає команду з пам'яті, дешіфрірует,виконує її, робить арифметичні та логічні операції, отримуєдані з пристроїв введення і посилає їх на пристрої виводу. МП разом зпам'яттю і каналами введення - виведення є ЕОМ.

МП можуть бути однокристальних, багатокристальні і секціонірованние.
Однокристальний МП виготовляються на основі МДП - технології, асекціонірованние і багатокристальні - на основі біполярних транзисторів.

МДП - транзистори споживають менше енергії, але мають меншийшвидкодією в порівнянні з біполярними транзисторами. У однокристальної
МП функції управління, операційна частина і пристрій керуванняреалізовані на одному кристалі, а в багатокристальні - на різнихкристалах. У секціонірованних пристрій управління, керуюча пам'ять і
АЛУ реалізовані на одному кристалі, але малою розрядності. Для збільшеннярозрядності слід об'єднувати в паралель кілька МП.

МП, як функціональний пристрій ЕОМ характеризується форматомобробки даних і команд, кількістю команд, методом адресації даних,числом внутрішніх регістрів загального призначення (РОН), можливостямиорганізації та адресації стека, параметрами пам'яті, побудовою системпереривання програми, системами введення - виведення, системами інтерфейсу.

| серія | базова | розряд | число БІС |
| | Технологія | | або ІВ |
| К536 | Р МДП | 8 | 12 |
| К580 | n МДП | 8 | 3 |
| К581 | n МДП | 16 | 4 |
| К584 | ІЛ | 4n | 3 |
| К586 | n МДП | 16 | 4 |
| К587 | До МДП | 4n | 4 |
| К588 | До МДП | 16 | 3 |
| К589 | ТТЛ ДШ | 2n | 8 |
| К1800 | ЕСЛ | 4n | 8 |
| К1801 | n МДП | 16 | 2 |
| К1810 | n МДП | 16 | 3 |
| К1883 | n МДП | 8n | 4 |
| КР1802 | ТТЛШ | 8n | 11 |
| КР1804 | ТТЛШ | 4n | 4 |

МП відноситься до числа програмувальних пристроїв ЕОМ. МП, що виконуєпослідовність мікрооперацій, має більшу логічної іфункціональною гнучкістю, ніж жорстко закоммутірованние процесори ЕОМ.
Змінюючи вміст ПЗУ і ПЛМ, можна налаштовуватися на виконання вимогконкретного завдання. МП - комплект - це набір БІС, функціонально сполученихі застосовуваних для побудови мікроЕОМ. В МП - комплектах К587, К588пристрій управління реалізовано на основі ПЛМ. В МП - комплекті К580є БІС, в якій реалізований центральний процесор, пристрійуправління та РОН.

Керуюча пам'ять, що містить мікропрограму з 78 команд,передбачених для даного МП, реалізована на ПЛМ і знаходиться в одній ВІСз центральним процесором і пристроєм управління. У МП комплекті К589пристрій управління будується у вигляді мікропрограмного управління на базіщо входять в комплект БИС. Це дозволяє реалізувати споживачу потрібниййому набір команд.

МП - комплекти К580, К586 містять однокристальний МП.
Однокристальний МП застосовуються в простих пристроях цифрової автоматикиі як мікроконтролерів.

Контролер - пристрій керування введенням - виведенням. Багатокристальні
МП - комплекти КР1802 і секціонірованние КР1804 призначені дляпобудови мiкроЕОМ та систем швидкодіючої автоматики. Серія К1806,побудована за КМОП - технології широко застосовується в радіотехнічномуобладнанні судів. Вона має пару з зовнішньою пам'яттю на жорсткихдисках за допомогою контролера, який з'єднує 4 диска

Застосування МП:

1. Вбудовані системи контролю і управління. МП вбудовуються вобладнання, не комплектуються зовнішніми пристроями і містять спец. пультуправенія та ПЗУ здійснює управління програмою

2. Локальні системи накопичення та обробки інформації. Локальні - тобторозташовані на робочому місці системи накопичення та обробки інформації,здійснюють інформаційне забезпечення фахівців і керівників.
Локальні системи, підключені до великих ЕОМ з великим обсягом пам'яті, щодозволяє створити автоматизовану систему інформаційного забезпечення.

3. Розподілені системи управління складними об'єктами. Урозподілених системах схеми обробки даних і МП розташовуються поблизуджерел інформації (двигуни і т.д.). Вони пов'язані з центральноюсистемою обробки та накопичення даних.

4. Розподілені системи паралельних обчислень. У тому випадку, якщодозволяє алгоритм розв'язання задачі, кілька процесорів проводятьвиконання даного завдання.

МП і мікроЕОМ використовуються в системах управління радіотехнічнимобладнанням судів. Мікро ЕОМ вирішує навігаційні завдання, розпізнаємети, вирішує оперативно - технічні завдання, виконує автоматичнеспостереження за метою і т.д.

14. ТИПОВА СТРУКТУРА Обробна ЧАСТИНИ МП

А - акумулятор
СК - лічильник команд
РК - регістр команд
РАП - регістр адреси пам'яті
РДП - регістр даних пам'яті

Процес виконання команди складається з 2-х циклів: циклу вибірки івиконавчого циклу. Цикл вибірки починається зі зчитування з лічильникакоманд номера комірки ОЗУ, яка містить код команди. Після зчитуваннявміст лічильника команд відразу збільшується на 1. Номер комірки ОЗПпередається через регістр адреси пам'яті і адресну шину в дешифратор ОЗУ.

Дешифратор ОЗУ вибирає комірку ОЗУ, що містить код команди. Кодкоманди зчитується з ОЗП та через шину даних передається в регістр данихпам'яті. З регістра даних пам'яті код команди передається в регістр командде він зберігається до кінця виконання команди і через акумулятор код командипередається в АЛП. АЛУ аналізує код команди і якщо не потрібнододаткового звернення до пам'яті переходить до виконавчого циклу.

Якщо ж потрібно додаткове звернення до пам'яті, то МП переходить додругий машинному циклу, який так само починається з циклу вибірки. МПзапрошувати в ОЗУ додаткові дані та виконує команди.

Команди можуть виконуватися за 1,2 або 3 машинних циклу. У кожномумашинному циклі відбувається тільки одне звернення до пам'яті. Виконаннякоманди відбувається під управлінням сигналів, вироблюваних пристроємуправління. При виконанні команди АЛП взаємодіє з РОН. РОНвикористовуються для короткочасного зберігання операндів і результатів.

Тригери стану сигналізують про наступних станах МП: обнуленняакумулятора, вміст знакового розряду, переповнення розрядної сітки,цифри переносів з 8-го і 4-го розрядів, вміст розряду контролю напарність і непарність. Адресна шина є односпрямованої, а шинаданих - двобічної. СТЕК - особливий вид пам'яті, що розширюєфункціональні можливості МП. Наприклад при виконанні перериваєпрограми в СТЕК поміщається номер команди повернення і результат виконанняостанньої команди перед переходом до виконання перериває програми.

15. МІКРО ЕОМ НА БАЗІ МП К580

Щоб побудувати мікроЕОМ треба доповнити МП БІСамі пам'яті, УВВінтерфейсу, причому вони повинні сполучатися з МП по вхідних та вих. сигналами,за прийнятим коду для даного МП. При виконанні програми, програмазберігається в ОЗП. Якщо набір дій МП при виконанні програми обмежений іодноманітний, як наприклад в системах управління верстатів з ЧПК, топрограма зберігається в ПЗУ. Якщо обсяг оперативної пам'яті недостатній, то програмаможе зберігається в зовнішньому пристрої, що запам'ятовує, наприклад в магнітномуносії інформації.

Процес виконання програми МП пов'язаний з тактами генератора тактовихімпульсів (ГТВ). МП працює в синхронному режимі. ГТВ створює двіімпульсних послідовності Ф1 і Ф2 амплітудою 12 В і частотою 2МГц. Утакті t1 імпульсної послідовності Ф1 лічильник команд МП посилає черезшину адреси номер комірки ОЗУ, ПЗУ або УВВ, що містять код команди. У тактіt2 МП чекає сигнал "готовності" від ОЗУ. Цей сигнал означає, що дешифратор
ОЗУ вибрав потрібну комірку та код команди лічений. Якщо сигнал "готовність" неприходить, то такт t2 повторюється до тих пір, поки сигнал не прийде. У тактіt3 МП приймає код команди і передає його в АЛП. У такті t4 код командианалізується і якщо не потрібно додаткове звернення до пам'яті, то в тактіt5 команда виконується. Якщо таке звернення необхідно, то тактом t4закінчується 1-й машинний цикл. Починається 2-ий машинний цикл тактом t1, вякому відбувається звернення до пам'яті. У такті t2 другу маш. циклу МПчекає сигналу готовності від ОЗУ і в такті t3 виконує команду. У кожномумашинному такті відбувається тільки одне звернення до пам'яті.
Послідовність Ф2 використовується для формування синхроімпульсів на тліяких формується строб стану.

16. ФОРМАТИ КОМАНД І спосіб адресації

Формат команди визначається розрядністю МП. У МП К580, якийє 8-ми розрядним, однобайтові команди мають формат 8 розрядів, 2-хбайтові -16, 3-х байтові -24. Команда повинна мати код операції,адресу першого і другого операнда, адреса результату, адреса наступноїкоманди. МП К580 є 8-ми розрядним, тому необхідно скоротити кількістьу даних, що містяться в коді команди. Один з операндів завжди поміщаєтьсяв акумулятор, тому його адреса не вказується. Результат поміщають поадресу одного з операндів, адресу теж не вказують. Адреса наступноїкоманди формується додаванням одиниці до вмісту лічильника команд, тому щокоманда програми записується в послідовних клітинках ОЗУ. Код командиповинен містити код операції та адресу 1-го з операндів. Кількість операційзначно менше ніж кількість команд. Це пояснюється тим, що операндможе бути поміщений в РОН, комірку ОЗУ або утримується в самій команді. У МП
К580 використовуються наступні способи адресації операнда:

1. Пряма, при якій в коді команди вказується номер РОН,містить операнд:

Перша команда - команда пересилання вмісту регістра D в регістр C
. Регістри загального призначення: B, C, D, E, H, L, комірка пам'яті М іакумулятор А при зверненні до них мають номери:

01 - код операції

001 - номер регістра С

010 - номер регістра В

| B | 000 |
| C | 001 |
| D | 010 |
| E | 011 |
| H | 100 |
| L | 101 |
| M | 110 |
| A | 111 |

Друга команда - додавання вмісту регістра D з вмістомакумулятора і результат поміщається в акумулятор.

10000 - код операції

010 - номер регістра D

2. Безпосередня адресація
Операнд вказується в другому, або в другому і третьому байтах команди.

а. Додавання ADI B1 11 000 110 А (A) + (B2)

B2 01 001 100 (B2) = 4C (16)

б. Пересилання MVID B1 00 010 110 D (B2)

B2 01 001 110 (B2) = 4E (16)

в. Завантаження LXID B1 00 010 011 D (B3); E (B2)

B2 01 100 101 (B2) = 65 (16)

B3 10 100 101 (B3) = A5 (16)

3. Непряма адресація
У коді команди вказується номер регістра РОН, що містить номер комірки
ОЗУ, яка містить операнд:

LDAX B 00 001 010 A [(BC)]

STAX B 00 000 010 [(BC)] (A)

17. ЦЕНТРАЛЬНИЙ процесорний елемент К580

МП К580 - однокристальний, 8-ми розрядний, заснований на принципіуправління жорсткої логіки. РОН В, C, D, E, H, L, пристрій управління іопераційна частина реалізовані в одному кристалі. 6 регістрів загальногопризначення і акумулятор є програмно доступними, тобто принаписанні програми програміст може до них звертатися. Регістри W, Z?буферні регістри є програмно недоступними, тобто вони беруть участь увиконання програми, але програміст до них звернутися не може. РОНє 8-ми розрядними. Якщо операції здійснюються над 16-ти розряднимиоперандами, то РОН об'єднуються попарно. Регістри покажчика стека, лічильниккоманд і регістр адреси є 16-ти розрядними. Покажчик стека міститьномер верхньої зайнятої комірки стека. При запису інформації в стек вмістпокажчика стека зменшується на 1, а при зчитуванні збільшується на 1.
Лічильник команд містить номер комірки ОЗУ, яка містить наступну команду. Призчитуванні з лічильника команд номера осередку команд вміст лічильниказр. на 1.

Регістр адреси служить для передачі вмісту лічильника команд черезшину адреси і буфер адреси в ОЗУ.

Пристрій керування містить регістр команд, дешифратор команд іуправляючий пристрій, до якого входить ПЛМ, що містить керуючупам'ять.
Керуюча пам'ять містить прошивки всіх 78-ми команд для даного
МП. АЛУ доповнюється схемою десяткової корекції для дій над двійковій -десятковими числами. При діях над двійковій - десятковими тобто привикористанні коду 8421 максимально допустима комбінація 1001 (т.е.9), алепри використанні 4-х двійкових розрядів максимально можливе число 1111
(т.е.15). Схема десяткового корекції забирає 6 і формує цифру переносув старший розряд. На управляючий пристрій надходять послідовності Ф1і Ф2 тактового генератора, сигнал готовності від ОЗУ, ПЗУ або УВВ до прийомуабо передачі даних. Сигнал запиту на переривання від зовнішніх запам'ятовуючихпристроїв. Сигнали захоплення, скидання так само формуються ВЗП. МП формуєсигнал дозвіл переривання і продовжує виконувати поточну команду і позакінчення поточної команди МП переходить до задоволення запиту щодопереривання. Сигнал очікування, сформований МП означає, що він чекаєсигналу готовності від ОЗУ, ПЗУ або ВЗП. Регістр ознак є 5-тирозрядним. Він сигналізує про наступне стані МП - обнуління,переповнення розрядної сітки, вміст знакового розряду, вмістрозряду контролю на парність - непарність і формування цифри переносу з
8-го і 4-го розряду.

18. СИСТЕМА ЗБОРУ ДАНИХ НА БАЗІ МП К580

Ця система призначена для послідовного опитування 8-мианалогових датчиків і передачі інформації в ОЗУ. Опитування датчиківперетворення аналогової інформації в цифрову, запис інформації в ОЗУвиробляється під управлінням МП.

Номер опитуваного датчика формується в одному з РОН, в основному врегістрі В. У 8-ми розрядному регістрі в 5-ти старших розрядах записуютьсяодиниці, а в трьох молодших розрядах - номер датчика. Спочатку врегістрі У записано число F8 в 16-тірічной системі числення:

11111000 = F8

001

010

При опитуванні кожного датчика вміст регістра В збільшується на 1.
При опитуванні останнього датчика в реєстрі записується кількість FF = 11111111.

Додавання наступного 1 обнуляє регістр В. На виході тригера нуля TZз'являється 1. Номер комірки ОЗУ, до якої повинен бути записаний результатопитування датчика, міститься в парі РОН, наприклад, в регістрах HL.

Алгоритм роботи системи збору даних:наприклад будемо вважати, що перший зайнята осередок ОЗУ має номер 1350 вшістнадцятковій системі. У неї буде поміщений результат опитування 1-годатчика з номером 000. Через акумулятор і шину даних номер датчикаподається на пристрій виведення 1 (УВ1). УВ1 подає номер датчика накомутатор. Коммутатор опитує потрібний датчик і передає аналоговийсигнал на АЦП. АЦП перетворить аналог. сигнал в цифровій і передаєцифровий сигнал на УВВ1. Якщо в першому такті імпульсної послідовності
Ф1 МП передає номер датчика, то в другому такті він очікує приходу сигналузакінчення перетворення від АЦП. Сигнал закінчення рівний 1 передається через
УВВ2, через шину даних в акумулятор. Наявність сигналу закінченняакумулятор перевіряє операцією циклічного зсуву вправо. Якщо сигналзакінчення прийшов, то при зсуві вправо 1 з молодшого розряду акумуляторапередається в тріггер зсуву ТЗ, тригер зсуву перекидається в стан 1і дані з пристрою введення 1 по шині даних передаються в акумулятор, аз нього в комірку ОЗУ. Вміст пари регістрів HL і регістра Взбільшується. на 1, при цьому формується номер наступного датчика та номеркомірки, куди слід помістити наступний результат.

19. ЦЕНТРАЛЬНИЙ процесорних елементів (ЦПЕ) К589

МП. комплект К589 побудований за принципом мікропрограмного управління,тобто один і той же набір мікросхем виконує різні функції при вирішеннізавдання в залежності від прошивки, записаної в ПЗУ. Мікропроцесорнийкомплект К589 є багатосекційні, тобто кожна 2-х розрядна секціяцентрального процесорного елемента містить АЛУ і РОН. Оскільки МП є 2 --х розрядним, то для обробки багаторозрядних даних необхідно об'єднати впаралель кілька ЦПЕ. ЦПЕ К580 є асинхронним пристроєм.
Синхронізуючий сигнал "С" необхідний тільки для відкривання тригерів РОН.

Обробка інформації проводиться в АЛП. Дані в АЛП надходятьчерез мультиплексори А і В. Для тимчасового зберігання інформації використовуютьсярегістри загального призначення R0 ... R9, акумулятор і регістр "Т", близький зафункцій до акумулятора. Вибір регістру, на який передається інформація,здійснюється за допомогою демультиплексор. Інформація з регістрівпередається через мультиплексор. Мультиплексор А передає на вхід АЛП абодані із шини даних М0 М1 або з вих. акумулятора. або з одного з РОН.
Мультиплексор У передає на вхід АЛП порозрядним кон'юнкції даних ззовнішньої шини В2 В0 і шини К1 К0 або даних з вих. акумулятора. К1 К0 абоконстанти з К1 К0. Шина К1 К0 служить для виділення або маскування
(заборони) якого - або розряду даних з вих. акумулятора. або з шини В1
В0.

Робота ЦПЕ здійснюється відповідно МК ЦПЕ F6 ... F0, якає. частиною МК мікро ЕОМ. Оскільки для обробки даних АЛП об'єднуютьсяпаралельно, то АЛУ має формувати сигнали зсуву вправо (вхідний -
СП1, вихідний - СП0) і сигнал переносу (вхідний - С1, вихідний - С0).

Сигнали X і Y управляють схемою прискореного перенесення, в якійформується цифра перенесення одночасно з утворенням суми розрядівчисел.

Вихідний буфер ВБ3 відкритий тільки при подачі цифри переносу, вінших випадках відкрито вих. буфер ВБ4. Вихідні дані з 2-х розрядногорегістра адреси і 2-х розрядного акумулятора передаються через вих. буфери
1 і 2 на шину адреси А1 А0 і на шину даних Д1 Д0 тільки при подачісигналів дозволу видачі адреси ВА і видачі даних ВД.

При наявності високого рівня синхросигналу (1) тригери відкриті дляприйому інформації. На негативному. фронті синхросигналу відбуваєтьсяпередача даних з вихідних тригерів.

20. БЛОК мікропрограмних УПРАВЛІННЯ (БМУ).

Структура мікрокоманд.

З ОЗУ в блок мікропрограмного управління (БМУ) надходить кодкоманди, що містить адресу перших мікрокоманд (МК) прошивкивиконання даної команди. Ця вбудоване записана в керуючоїпам'яті, що входить до складу пристрою керування. За вказаною адре