7. Микропроцессорные системы управления
7.1. Структура микропроцессора
Cовременные устройства ЧПУ основаны на микропроцессорной технике. Микропроцессор (МП) – программно управляемое электронное устройство, предназначенное для цифровой обработки информации, реализованное на одной или нескольких больших интегральных схемах (БИС). Программа в виде последовательности команд размещена во внешнем по отношению к МП запоминающем устройстве - памяти. Основные функции МП:
- выборка (чтение) выполняемых команд;
- ввод (чтение) данных из памяти или устройства ввода/вывода;
- вывод (запись) данных в память или в устройства ввода/вывода;
- обработка данных (операндов), в том числе выполнение арифметических операций над ними;
- адресация памяти, то есть задание адреса области памяти, с которой будет производиться обмен и некоторые другие функции.
Для
выполнения этих функций МП имеет
операционное устройство (ОУ) и устройства
управления (УУ). В свою очередь в состав
ОУ входит
Рис. 7.1
арифметико-логическое устройство (АЛУ) и регистровая часть. Структура МП с указанными компонентами представлена на рис.7.1
Адрес (номер местоположения) подлежащей выполнению команды хранится в программном счетчике (ПС), с выхода которого он поступает через буфер адреса (БА) на адресные входы внешнего ЗУ команд. Выбранная по сигналу Уi команда поступает через буфер данных (БД) на регистр команд (РК). Код команды расшифровывается дешифратором команд (ДшК), который передает код операции в УУ. Последнее вырабатывает требуемую последовательность управляющих сигналов Уi , обеспечивающих выполнение нужной операции в АЛУ. Результат выполненной операции может быть записан в РОН, а признак результата – в регистр состояния процессора (РСП) – на рис. не показан. Определенным битам РСП присваиваются соответствующие обозначения. Каждый бит (флаг) РСП отражает определенный признак результата операции, так бит Z устанавливается (то есть в этот бит записывается «1»), если результат операции равен нулю, установка бита N отражает отрицательный результат и т. д. Если в процессе выполнения операции требуется обращение к регистрам общего назначения (РОН), то ДшК выставляет код адресной части команды на адресные входы РОН.
7.2. Типовая структура микропроцессорной системы (мпс)
МПС – специализированная вычислительная и (или) управляющая система, построенная на основе МП (в дальнейшем просто процессора). МПС помимо процессора включает в себя системную магистраль (системную шину), память, устройства ввода/вывода (рис. 7.2). Конструктивно МПС может быть подготовлена для работы с человеком-оператором, т. е. иметь клавиатуру, дисплей и другие необходимые компоненты, в этом случае ее называют микроЭВМ.
Работа
МПС сопровождается интенсивным обменом
информацией между МП, памятью и внешними
устройствами. Совокупность аппаратных
и программных средств, необходимых
для реализации взаимодействия 
Рис 7.2
компонентов МПС между собой и с внешними устройствами, называют интерфейсом. В функции интерфейса входят дешифрация адресов устройств, к которым производится обращение, согласование форматов данных, электрическое согласование сигналов и некоторые другие операции. Аппаратную часть интерфейса называют устройствами сопряжения, адаптерами, контроллерами, платами расширения. Аппаратную часть интерфейса, обеспечивающую взаимодействие МПС с внешними устройствами, в дальнейшем будем называть устройствами ввода/вывода