|
| |
 |
Электронные компоненты Мануалы МПВУ для реализации алгоритмов обработки информации непосредственно в блоках радиоэлектронной аппаратуры роль ВУ выполняют те узлы аппаратуры, которые непосредственно связаны с МПВУ. Так, устройствами ввода информации могут являться различные преобразователи аналоговых сигналов в цифровые, устройства предварительной обработки информации (преселекторы), обнаружители сигналов, решающие схемы и т. п.; устройствами вывода - специализированные индикаторы, различные исполнительные устройства, а также другие блоки, осуществляющие концентрацию, передачу или дальнейшую обработку информации. Некоторые примеры подобных устройств будут рассмотрены в гл. 10. § 6.2. СВЕДЕНИЯ Ое ОТЕЧЕСТВЕННЫХ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ КОМПЛЕКТАХ При проектировании МПВУ встает задача выбора микропроцессорного комплекта (МПК). МПК различаются по многим параметрам, определяющим их функциональные возможности и области рационального применения [6]. Сюда относятся следующие параметры: разрядность и возможность ее наращивания; способ реализации команд; степень развитости системы команд или микрокоманд; технология изготовления; чиЬло БИС в МПК и т. д. Значения некоторых параметров МПК приведены в табл. 6.1. Такие параметры как число команд, время выполнения операции (имеется в виду самая короткая операция), напряжение питания и потребляемая мощность, относятся только к ЦПЭ, входящему в данный комплект. Таблица 6.1 §1 Напряжение питания, В Технология М икро-ЭВМ серии «Электроника»** К536 К580 К581 К582 К583 К584 К586 К587 К588 К589 КР1802 КР1804 7 8 3 1 3 4 4 7 15 6 х8 8 16 х4 х8 х4 16 х4 х16 х2 х8 х4 149 78 400 512 459 31 594 50 Ш,0 2,0 1,6 1,5-1,0 2,0 5,0 2,0 2,0 0,15 0,15 -f27 +12,-f5,-5 +12,+5,-5 + 1,2 --5 + 1,2 +12, +5 +9 +5 +5 +5 +5 1000 750 900 200 300 140 900 10/60 5/25 850 1200 1200 р-МОП «-МОП «-МОП ИИЛ «-МОП КМОП КМОП ттлш ттлш ттлш С5-01 К1-10 С5-21 НЦ-03 * Приведены значения разрядности данных одной БИС ЦПЭ; знак умножения указывает на возможность иппаратного наращивания разрядности. ** Приведены номера микро-ЭВМ, выпускаемых серийно на базе соответствующих МПК, например «Электроника 05-1»- в зависимости от способа наращивания разрядности МП делятся на два класса: а) МП замкнутого типа (однокристальные) и б) МП секционированные (многокристальные). МП замкнутого типа (серии К580, К581, К586) характеризуются тем, что у них не предусмотрена возможность наращивания разрядности аппаратным способом, т. е. путем каскадного включения нескольких БИС МП. Разрядность обрабатываемых данных п в таких МП составляет 8-16 бит и может быть увеличена только программным путем, т. е. последовательной обработкой многоразрядных чисел по частям. Это существенно снижает реальное быстродействие МП при работе с многоразрядными данными . Секционированные МП строятся в виде последовательного соединения одинаковых микропроцессорных секций (МПС). Оформленная в виде отдельной БИС, МПС способна выполнять полный набор операций, но только по отношению к части разрядов обрабатываемых данных. Возможность секционирования позволила изготовлять МП на базе таких технологий, которые хотя и не отличаются большой плотностью размещения элементов на кристалле, но обеспечивают высокое быстродействие элементов МП (серии К589, К584 и К587). Особое положение занимает МП серии К588, который имеет разрядность л = 16 и может использоваться либо как однокристальный или многокристальный МП, поскольку в нем предусмотрена юзможность дальнейшего увеличения разрядности аппаратным способом. По способу реализации команд МП делятся на макро- и микро-программируемые. В МП обоих типов используется принцип микропрограммного управления, заключающийся в том, что каждая команда выполняется в виде последовательности элементарных однотактных микрокоманд. Поэтому набору команд МП соответствует набор микропрограмм, который хранится в устройстве управления МП с помощью ПЗУ или ПЛМ. Различие между двумя типами МП состоит в том, что в МП первого, типа микропрограммное управление реализуется внутри кристалла, а в МП второго типа - вне его. Поэтому в первом случае пользователь лишен возможности вносить изменения в микропрограммы команд, тогда как во втором он может составлять микропрограммы на базе имеющегося набора микрокоманд. Таким образом, макропро-граммируемые МП, к которым как правило относятся МП замкнутого типа, имеют жестко заданную (фиксированную) систему команд. Микропрограммируемые МП, к которым чаще всего относятся секционированные МП, имеют гибко изменяемую систему команд, что дает возможность пользователю согласовывать ее с требованиями определенного круга задач. Это повышает универсальность МП и расширяет возможности оптимизации параметров МПВУ, выполненных на их основе. В этом отношении привлекает внимание МП К586ИК1, у которого, наряду с командным управлением, предусмотрена возможность микропрограммного управления, что позволяет организовать выполнение операций, не предусмотренных системой команд. Типовой вариант использования микропрограммируемого МП предполагает организацию двухуровневого управления (макроко- мандного и командного), тогда как при использовании макропрограм-мируемого МП достаточно организовать только командный уровень управления. Следует отметить, что при использовании микропрограм-йируемых МП имеется возможность ограничиться только микрокомандным уровнем управления, при котором исполняемые программы интерпретируются непосредственно в терминах микрокоманд; однако это целесообразно лишь в отношении несложных программ. Таким образом, реализация потенциальных преимуществ микропрограммируемых МП требует дополнительных усилий разработчиков для создания специальной системы команд и предполагает введение дополнительных блоков в аппаратуру (блок микропрограммного управления, ПЗУ микрокоманд и т. д.). Поэтому макропрограммируе-мые МП более экономичны и просты в использовании. Прежде чем приступить к выбору типа МП, необходимо рассмотреть вопрос о целесообразности применения МП в конкретном случае с учетом всех требований технического задания. Для этого можно пользоваться алгоритмом, рассмотренном в § 10.1. Отметим, что применение «жесткой» логики оправдано в двух основных случаях; а) при необходимости получения предельно высокого быстродействия; б) при построении относительно несложных устройств на ИС малой и средней степени интеграции. Если же от устройства требуется гибкость, т. е. способность изменения функции программным путем в процессе работы или расширение круга решаемых задач при модернизации, тогда использование МП становится целесообразным. Короче говоря, применение МП оправдано при построении устройств достаточно большой сложности, если быстродействие МП оказывается достаточным. Ограничения, связанные с умеренным быстродействием современных МП, можно преодолеть построением многопроцессорных устройств или выполнением части функций с помощью специально разработанных аппаратных средств, работающих совместно с МП. Выбор типа МП зависит от общей элементной базы аппаратуры, в которую входит разрабатываемое МПВУ, требуемого быстродействия, допустимого объема оборудования, личного опыта разработчика и т. д. При этом следует иметь в виду, что процесс проектирования МПВУ, как правило, является итеративным. Это означает, что при выполнении каждого шага проектирования возможен возврат назад для корректировки принятых решений, причем может потребоваться смена типа МП или даже внесение изменений в исходный алгоритм работы устройства. Как следует из сказанного, наибольшая экономичность устройства по объему оборудования и другим эксплуатационным параметрам, а также наименьшая трудоемкость проектирования достигаются при использовании однокристальных МП. Поэтому выбор типа МП целесообразно начинать с рассмотрения серий К580, К581, К586, К588. При этом необходимо учитывать, что некоторые серии практически поставляются не в виде отдельных комплектов БИС, а только в составе готовых микро-ЭВМ. Если быстродействие однокристальных МП оказалось недостаточным, то переходят к рассмотрению секциониро- 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 |