|
| |
 |
Электронные компоненты Мануалы Несмотря на то что потребительские (мощность, габариты схемы и т. д.) и необходимые уровни характеристик обычно диктуют данную архитектуру или архитектуры, необходимо отметить, что выбор различных типов процессоров будет оказывать значительное влияние на время разработки. Процессор и комплект совместимых с ним кристаллов обеспечения значительно облегчают задачу проектирования по сравнению, скажем, с микропрограммируемым процессором с разрядной организацией. Необходимо помнить, какой сделан выбор частной архитектуры. 9.6а. Однокристальные процессоры Широкое распространение однокристальных микроЭВМ определяется их пригодностью для решения промышленных задач. Они имеют различные размеры, форму и мощность потребления. Диапазон задач, решаемых с помощью однокристальных процессоров, лежит в пределах от промышленных контроллеров до местных подчиненных процессоров. Для изготовления однокристальных вычислительных машин применяются три основных технологических процесса: КМОП, N-N\OYl и Р-МЮП. Технологический процесс, используемый для создания данной микроЭВМ!, по-видимому, не указывает их категорию по быстродействию, напряжению или мощности, но наиболее быстродействующей представляется п-канальная МОП-структура, наименьшую мощность потребляет КМЮП-структура, хотя следует отметить, что КМОП-структура получила в последние несколько лет значительное развитие в части быстродействия и потребляемой мощности. В большинстве своем выпускаемые процессоры являются 4- или 8-разрядными и предлагают широкий набор встроенных функций. Из приведенных таблиц сравнения процессоров следует, что они выполняют функции, которые должны удовлетворять конкретным потребностям. Далее приводятся некоторые примеры того, что предлагается, а именно АЦ-преобразователи, последовательные параллельные порты ВВ, ультрафиолетовые СППЗУ, счетчико-вые таймеры, детектирование.пересечения нуля, высокотоковый запуск, цифровой интерфейс на СД, клавишный интерфейс, возможность наращивания, ОЗУ/ПЗУ вне кристалла, аналоговая обработка сигнала, и почти все без исключения имеют внутрикристальные генераторы тактовых импульсов, ОЗУ и ПЗУ. Далее необходимо учесть некоторые соображения. Процессоры со встроенными ОЗУ/ПЗУ особенно целесообразно использовать для тех прикладных задач, где требуется минимальное число составных частей. Напомним, что ПЗУ должно быть уже запрограммировано до того, как разработчик приступит к отладке системы. Для решения этой проблемы было разработано ультрафиолетовое СППЗУ как вариант наиболее популярных микроэвм, следовательно, имеется возможность провести макетирование до получения фотошаблона. Если же требуется обеспечить гибкость системы, то высший приоритет получает способность наращивания памяти вне кристалла. Чем дальше ваша прикладная задача от очень специализированного контроллера, тем тщательнее стоит проанализировать пригодность микроэвм для обеспечения ваших потребностей, даже если высокопроизводительные микроЭВМ представляют собой мощные вычислительные машины с ОЗУ/ПЗУ, на плате. 9.66. Внутренняя/внешняя стековая память Здесь компромисс следует искать между быстродействием и гибкостью. При внутренней стековой памяти время ответа системы на прерывание или вызов подпрограммы будет меньше, чем у процессора с внешней стековой памятью. Однако размещение стековой памяти внутри вместо ОЗУ приводит к ограничению глубины вложений прерываний или подпрограмм. Это особенно очевидно в языках высокого уровня, где блочно-струк-турное программирование осуществляется при интенсивном использовании стековой памяти. 9.6в. Процессоры с разрядной организацией Процессоры с разрядной организацией являются наиболее быстродействующими, потребляют значительную мощность, и обычно их использование приводит к высоким затратам при проектировании. Эти строящие сами себя процессоры наиболее привлекательны в тех случаях, когда для удовлетворения потребностей не удалось найти какой-либо другой процессор. Их микропрограммируемость позволяет при выполнении прикладной задачи создавать специальные команды. Скорость выполнения этих команд существенно выше скорости выполнения программы Б машинных кодах на другом процессоре. Фактор времени проектирования позволяет найти компромисс между гибкостью и быстродействием. При выборе микропроцессора считается заданным, что процессор будет правильно выполнять директивы, которые ему предлагаются. С помощью процессора с разрядной организацией необходимо отладить «процессор» (АЛУ, указатель следования, управление за-номинанием) и написать программу для его запуска. Это нелегкая задача, хотя стоит затратить усилия, если этого требует прикладная задача. 13G Глава 9 9.6r. Сопроцессоры Сопроцессор представляет собой обычно процессор, который был разработан для взаимодействия с первичным процессором. Они выполняют многочисленные функции: управление памятью, реализацию вычислений в формате с плавающей запятой, функционируют как процессоры ВВ, контроллеры терминала и другие. С их помощью удается значительно повысить вычислительную мощность системы. Главное соображение, о котором следует помнить, это то, что они обычно сопрягаются внутри комплекта, т. е. элементы расширения процессора (ЭРП) фирмы Zilog были разработаны для функционирования совместно с микропроцессором Z8000 фирмы Zilog. Тщательно обусловлены сигналы, которые используются главным процессором и сопроцессором для обмена. Хотя блок управления памятью (БУП) фирмы Zilog является как раз периферийным изделием, он дает преимущество в том, что прибор Z8000 выводит сегменты канала адреса на один полный такт раньше адреса, давая блоку управления памятью время для вычисления верхнего адреса. С другой стороны, элементы расширения процессора фирмы Zilog представляют в действительности возможность провести наращивание только кремниевого процессора и по определению не могут использоваться совместно с другим процессором. В приборе имеется ряд резервных команд, которые обозначаются NOP (отсутствие операции). Эти команды распознаются кристаллами элементов расширения процессора как их специализированные команды (например, умножение в формате с плавающей запятой). Такие со- или процессоры-расширители повышают мощность главного процессора, так что при выборе процессора необходимо учитывать весь комплект. Если вы остановились на конфигурации большой вычислительной машины и хотите использовать эти новые увеличивающие ее функциональные возможности изделия, то надо проверить их наличие и соответствие фирме-изготовителю, 9.6д. Многопроцессорная обработка Основной интерес в многопроцессорных системах представляет системный интерфейс. В режиме многопроцессорной обработки необходимо обеспечить взаимодействие процессоров таким образом, чтобы исключить возможность потери данных в системе. В многопроцессорной системе процессоры работают одновременно, при этом требуется обеспечить их синхронизацию. Характерной особенностью процессора, которая облегчит разработку подобной системы, будет команда проверки и установ- 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 [ 43 ] 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 |