Простейшая микроэвм

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1. Каково функциональное назначение систем прерывания в ЭВМ?

2. Перечислите характеристики систем прерывания. От чего зависит количество запросов прерывания?

3. Дайте определение характеристике систем прерывания "время реакции". В чем ее отличие от задержки прерывания?

4. Объясните, что понимается под характеристикой "задержка прерывания". Из чего складывается задержка прерывания?

5. Поясните смысл характеристики "глубина прерывания". Опишите явление насыщения системы прерывания.

6. В какие моменты времени допускается прерывание управляющей программы. Что понимается под классом (уровнем) прерывания? Причины деления прерываний на классы.

7. Возможные структуры систем прерывания. Опишите систему прерывания радиальной структуры.

8. Возможные структуры систем прерывания. Опишите систему прерывания с цепочечной структурой.

9. Перечислите достоинства и недостатки систем прерывания с радиальной и цепочечной структурой.

10. Опишите реализацию процедуры перехода к прерывающей программе в системе прерываний с радиальной структурой.

11. Опишите реализацию процедуры перехода к прерывающей программе в системе прерываний с цепочечной структурой.

12. Реализация прерываний с фиксированной системой приоритетов. Программный полинг.

13. Реализация прерываний с фиксированной системой приоритетов. Аппаратный циклический опрос РгЗП.

14. Опишите схему аппаратного однотактного опроса РгЗП. Что такое "дейзи-цепочка"?

15. Опишите метод реализации в ЭВМ систем программно-управляемых приоритетов – порог прерывания.

16. Приведите схему реализации управления приоритетами с помощью маски прерывания.

КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

1. На листах ответа должны быть указаны номер группы, фамилия студента и номер его варианта.

2. Номера вопросов выбираются студентом в соответствии с двумя последними цифрами в его зачетной книжке. В табл.6.1 а_n-1 – это предпоследняя цифра номера, а_n – последняя цифра. В клетках таблицы стоят номера вопросов, на которые необходимо дать письменный ответ.

Номера вопросов Таблица 6.1

an an-1
	1,7, 10,13	2,8, 11,14	3,9, 12,15	4,7, 10,16	5,8, 11,13	6,9, 12,14	1,8, 10,15	2,9, 11,16	3,7, 12,13	4,8, 10,14
	5,9, 11,15	6,7, 12,16	2,7, 10,15	1,9, 10,13	2,7, 11,14	3,8, 12,15	4,9, 10,16	5,7, 11,13	6,8, 12,14	5,9, 12,16
	1,7, 10,13	2,8, 11,14	3,9, 12,15	4,7, 10,16	5,8, 11,13	6,9, 12,14	1,8, 10,15	2,9, 11,16	3,7, 12,13	4,8, 10,14

окончание табл.6.1
	5,9, 11,15	6,7, 12,16	2,7, 10,15	1,9, 10,13	2,7, 11,14	3,8, 12,15	4,9, 10,16	5,7, 11,13	6,8, 12,14	5,9, 12,16
	1,7, 10,13	2,8, 11,14	3,9, 12,15	4,7, 10,16	5,8, 11,13	6,9, 12,14	1,8, 10,15	2,9, 11,16	3,7, 12,13	4,8, 10,14
	5,9, 11,15	6,7, 12,16	2,7, 10,15	1,9, 10,13	2,7, 11,14	3,8, 12,15	4,9, 10,16	5,7, 11,13	6,8, 12,14	5,9, 12,16
	1,7, 10,13	2,8, 11,14	3,9, 12,15	4,7, 10,16	5,8, 11,13	6,9, 12,14	1,8, 10,15	2,9, 11,16	3,7, 12,13	4,8, 10,14
	5,9, 11,15	6,7, 12,16	2,7, 10,15	1,9, 10,13	2,7, 11,14	3,8, 12,15	4,9, 10,16	5,7, 11,13	6,8, 12,14	5,9, 12,16
	1,7, 10,13	2,8, 11,14	3,9, 12,15	4,7, 10,16	5,8, 11,13	6,9, 12,14	1,8, 10,15	2,9, 11,16	3,7, 12,13	4,8, 10,14
	5,9, 11,15	6,7, 12,16	2,7, 10,15	1,9, 10,13	2,7, 11,14	3,8, 12,15	4,9, 10,16	5,7, 11,13	6,8, 12,14	5,9, 12,16

В зависимости от целевого назначения и используемого процессора ЭВМ существенно различаются по своим вычислительным возможностям, размерам, стоимости конструкции. Несмотря на то что принципы функционирования простейших микроЭВМ и мэйнфреймов в общем-то одинаковы, реальные структуры и алгоритмы функционирования даже небольших современных универсальных ЭВМ (таких, как персональный компьютер) очень громоздки и сложны для первоначального понимания. В связи с этими ниже рассматривается гипотетическая машина, обладающая чертами многих простейших микроЭВМ.

По определению, микроЭВМ – это законченная вычислительная система, построенная на базе микропроцессора и размещенная в одной БИС (однокристальная микроЭВМ) или нескольких БИС, установленных на одной плате (одноплатная микроЭВМ). Причем под законченной вычислительной системой следует понимать любое устройство переработки цифровой информации, включающее процессор, память и подсистему ввода/вывода информации, независимо от его целевого назначения, конструктивного исполнения и способов программирования.

В п. 1.7 уже отмечалось, что современные микроЭВМ преимущественно имеют магистрально-модульную структуру. Ее основу в простейшем случае составляет единственная общая магистраль, к которой в необходимой номенклатуре и количестве подключены все устройства ЭВМ, выполненные в виде функционально законченных блоков. При этом все устройства ЭВМ обмениваются друг с другом информацией только через магистраль, используя схожие наборы сигналов и протоколы обмена.

Рассмотрим минимальный набор устройств, который необходим для создания простейшей гипотетической микроЭВМ (рис. 7.1).

Модуль процессора, который включает в себя непосредственно МП, генератор тактовых импульсов (ГТИ) и вспомогательные устройства управления (ВСУУ), внешние по отношению к МП.

· Модули постоянной и оперативной памяти – ПЗУ (ROM) и ОП (RAM) соответственно.

· Модуль ввода/вывода информации (В/В), содержащий приемопередающие устройства (ППУ) для связи с различными периферийными устройствами (ПУ), который может быть также назван модулем адаптеров промежуточных интерфейсов.

· Блок питания (БП).

·

В общем случае возможно наличие модуля служебной клавиатуры и дисплея, построенного на семисегментных индикаторах или светодиодах.

Все модули микроЭВМ имеют устройства сопряжения с общей магистралью (УСОМ). Они выполняют ряд важных функций по реализации операций обмена информацией между устройствами микроЭВМ, которые рассматриваются ниже. Следует особо подчеркнуть, что для разных модулей микроЭВМ структуры этих устройств и выполняемые ими функции могут быть существенно различны.

Одной из наиболее простых функций УСОМ является увеличение нагрузочных способностей модулей микроЭВМ и их отдельных устройств, поскольку большинство логических схем, на которых они построены, не могут обеспечить необходимую для передачи по ОМ мощность сигналов.

Кроме того, выходные (входные) каскады блоков УСОМ, присутствующих в каждом модуле микроЭВМ, имеют три устойчивых состояния:

H – высокий уровень (логическая 1);

L – низкий уровень (логический 0);

Z – состояние отключения от шины.

В состоянии Z выходное (входное) сопротивление УСОМ велико (определяется только токами утечек p-n переходов) и соответствующий модуль микроЭВМ может считаться отключенным от магистрали вообще или от ее отдельных линий.

Ранее предполагалось, что все устройства микроЭВМ синхронизируются от одного тактового генератора, расположенного в модуле процессора и обозначенного на рис. 7.1 как ГТИ. Однако, как показано на рис. 7.1, УСОМ могут (но не обязательно) синхронизироваться и от отдельного тактового генератора, обозначенного как ГТИ_ом. Индекс «ом» означает, что генератор тактовых импульсов синхронизирует операции обмена по ОМ. Возможна также синхронизация устройств ЭВМ и блоков УСОМ от одного ГТИ. В ряде случаев, как будет показано ниже, синхронизация блоков УСОМ различных модулей микроЭВМ при обмене по ОМ вообще не требуется.

В предыдущих разделах уже были рассмотрены основные принципы функционирования элементарного процессора, взаимодействие его основных частей АЛУ и УУ, а также принципы микропрограммного управления работой процессора. Рассмотрены также основные принципы построения устройств памяти, систем команд микроЭВМ и систем прерывания программ.

Теперь рассмотрим возможные варианты структур микроЭВМ, которые в большой степени определяются структурой ОМ и алгоритмами передачи сигналов по ней между различными блоками, а затем перейдем к рассмотрению непосредственно МП и принципов функционирования простейшей микроЭВМ.

Дата добавления: 2014-01-07