Ядерная электроника - Цитович А.П.
Скачать (прямая ссылка):
Структура рассмотренной схемы микропроцессора (рис. 7.11) соответствует однокристальному исполнению. Такие микропроцессоры требуют минимальных затрат на аппаратную часть, поскольку в одной большой интегральной схеме уже решены все вопросы, связанные с управлением отдельных узлов. Однако однокристаль-
343
ные микропроцессоры из-за технологических трудностей имеют малую разрядность. Увеличение длины слова программным путем приводит к уменьшению быстродействия.
7.4.3. МНОГОКРИСТАЛЬНЫЕ МИКРОПРОЦЕССОРЫ
Большое число разрядов при высоком быстродействии удается получить в многокристальных микропроцессорах. Их составляют из центральных процессорных элементов (ЦПЭ), каждый из которых имеет несколько (2, 4) разрядов. В зависимости от требуемой разрядности всего устройства используют необходимое число ЦПЭ. Функции местных систем управления внутри каждого ЦПЭ ограничиваются выполнением однотактных микроопераций, число которых определяется микрокомандой. Управление сложными операциями внутри ЦПЭ и операциями обмена с запоминающим и внешним устройствами осуществляет микропрограммное устройство управления (МУУ). Оно выбирает в определенной последовательности коды микроопераций из специальной управляющей памяти (УП). В многокристальном микропроцессоре МУУ и УП обычно выполняются в виде отдельных больших интегральных схем.
Структура двухразрядиого центрального процессорного элемента (ЦПЭ) типа К589ИК02 и схема его включения в многоразрядном устройстве показаны на рис. 7.12. Основными узлами в двухразрядном ЦПЭ, так же как и в однокри-
Шииа данных памяти. Шина адреса памяти.,
Вход
синхронизации.
Х_
Код микро-. команд (старших разрядов)
Сдвиг
вправо
ВБ
ВБ
РАН
Выход
переноса.
5
: алу
і ¦ k 4
МП P А МНР в
л
POH
Код микрокоманд (младихих
разрядов) Константа или
TL
маска из БМУ
T
Шина данных памяти
Внешняя шина
Рис. 7.12. Двухразрядный центральный процессорный элемент типа К589ИК02 и схема включения его в многоразрядном устройстве (ЬМУ-блок микропроцессорного управления)
344
стальном микропроцессоре, являются: арифметико-логическое устройство АЛУ с аккумулятором, дешифратор микрокоманд ДШМК, выполняющий основные функции управляющего устройства, и центральная память, состоящая из сверхоперативных регистров общего назначения РОН. Имеются также вспомогательные узлы: мультиплексоры МПР А и МПР Bj обеспечивающие коммутацию операндов, регистр адреса памяти РАП и входные буферные регистры ВБ.
АЛУ соединено непосредственно с регистром аккумулятора, выход которого связан через внутренний мультиплексор МПР А со входом АЛУ. Аналогичным образом с АЛУ соединены РОН. Эти связи, так же как и в однокристальном микропроцессоре, обеспечивают выполнение необходимых арифметических и логических операций. Отличительной особенностью АЛУ ЦПЭ является то, что несколько его цепей переноса и сдвига выводятся на разъем. Это, как видно из рис. 7.12, позволяет объединить несколько кристаллов в многоразрядный микропроцессор.
Выполнение однотактовых микроопераций над двухразрядными словами п каждом ЦПЭ ведется с помощью микрокоманд. Они поступают на ДШМК, который их преобразует в микрокоманды — сигналы, осуществляющие выполнение конкретных операций в разных узлах ЦПЭ. На каждый ЦПЭ поступают операнды от ЗУ и от внешних устройств, а от пего к этим устройствам уходят коды адресов и результаты обработки. Число шин, подходящих к каждому ЦПЭ, определяется его разрядностью. Число разрядов всего многокристального микропроцессора может быть практически любым.
Выполнение многокристальных микропроцессоров требует известных затрат на аппаратную часть. Их применение оправдывается в тех случаях, когда необходимы высокое быстродействие и большая разрядность. Такие требования часто возникают при совместной работе микропроцессора с ЭВМ.
7.4.4. МИКРО-ЭВМ И ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ КОНТРОЛЛЕРЫ
На базе микропроцессоров выполняют небольшие вычислительные машины — микро-ЭВМ, управляющие блоки приборов и систем. Микро-ЭВМ состоят из микропроцессорных комплектов, в состав которых входят центральный процессор и’вспомогательные устройства. Ho сравнению с мини-ЭВМ микро-ЭВМ имеют еще меньшие габариты и функциональные возможности их более огра-нйчены. Это относится к разрядности, которая обычно не превышает 12—16 разрядов, скорости выполнения арифметических операций и программному обеспечению.
Отличительная особенность микро-ЭВМ состоит в наличии вводно-выводных устройств, благодаря чему такая вычислительная машина может использоваться автономно. Следует отметить, что со временем различия между микро- и мини-ЭВМ, очевидно, постепенно исчезнут. С одной стороны, расширяются возможности микро-ЭВМ, с*другой — разрабатываются более компактные мини-ЭВМ на базе микропроцессоров.
Микро-ЭВМ используют как для проведения сравнительно несложных рассчетов, так и в качестве управляющих устройств отдельных систем. В последнем случае они выполняют функции
12 Зак. 1319
345;
мини-ЭВМ, но их применение часто экономически более оправдано.