1.3.1 Мп с микропрограммным управлением (микропрограммируемая архитектура)
Скорость обработки информации в микропроцессорной системе определяется не только временем, затрачиваемым на выполнение одной команды, но и системой команд. Различные задачи выполняются с разной эффективностью в МП системах с различной системой команд (при прочих равных параметрах системы). Для обеспечения высокой скорости обработки информации для любых задач (управления, вычислительные, обработка изображений ...) необходимо иметь возможность изменять систему команд. Для этого требуется модифицировать устройство управления МП. Относительно просто это реализуется в устройствах управления микропрограммного типа.
Микропрограммное управление заключается в том, что все управляющие системные сигналы записаны в ИС памяти специального назначения - микропрограммной памяти. При этом, если в ячейке памяти записана единица, это указывает на наличие управляющего сигнала. Биты, соответствующие комбинации управляющих сигналов каждого такта работы МП, образуют одно слово - микрокоманду.
Схема микропрограммного управления производит адресацию микропрограммной памяти в соответствии с микрокомандами, поступающими от той же самой микропрограммной памяти. Микрокоманды, управляющие схемой микропрограммного управления, включают операции условных и безусловных переходов. Результаты (комбинации битов) проверки условий в операционной части МП поступают в схему по отдельным выводам.
Структурная схема устройства микропрограммного управления
Архитектура некоторых микропроцессоров позволяет модифицировать систему команд в соответствии с требованиями конкретного применения. В состав команд таких микропроцессоров входят команды - микропрограммы, которые содержат коды нескольких операций. Использование команд - микропрограмм (макрокоманд) позволяет существенно уменьшить длину программы и время ее выполнения по сравнению с вариантом, когда каждой отдельной операции соответствует отдельная команда. Микропрограммируемые микропроцессорные системы требуют разработки двухуровневого управления - микропрограммного и программного. Это позволяет иметь произвольную систему команд, но приводит к усложнению структуры микро ЭВМ.
Структура микро эвм с микропрограммным управлением
1.4 Запоминающие устройства.
ЗУ предназначены для хранения данных большого объема, когда памяти внутренних регистров не хватает. С точки зрения ядра микроконтроллера все типы ЗУ логически одинаковы – это набор ячеек для хранения единиц информации (бит), структурированных по номерам ячеек с индивидуальными номерами. Любое ЗУ содержат некоторое число N ячеек, которые последовательно нумеруются двоичными числами – адресами ячеек. В каждой ячейке, в зависимости от конфигурации ЗУ, может храниться от 1 до К бит, где К обычно равно разрядности шины данных. Однако тип ЗУ определяется различными технологическими, структурными и др. признаками. ЗУ делятся:
по принципу доступа:
- устройства с произвольным доступом (ОЗУ, ПЗУ)
- ЗУ с последовательным доступом (магнитные диски, магнитные ленты)
энергозависимые и энергонезависимые:
- ОЗУ – оперативное ЗУ;
- ПЗУ – постоянное ЗУ
по быстродействию:
- время выборки - интервал времени между моментом подачи сигнала выборки и появлением данных на выходе.
- цикл записи – допустимое время между подачей сигнала выборки, и моментом, когда допустимо последующее обращение к памяти.
- время цикла – наименьший интервал времени, который может иметь место между двумя обращениями к памяти.
ЗУ всех видов содержат некоторое число N ячеек, которые последовательно нумеруются двоичными числами – адресами ячеек.
Количество информации, которое может храниться в ЗУ, определяется емкостью (можно выражать числом ячеек, с указанием разрядности хранимых слов, либо определить произведение числа ячеек на разряд, в последнем случае о них говорят в байтах).
Ширина выборки - определяет количество информации, передаваемой ЗУ за одно обращение. При одинаковом времени обращения ЗУ с большей шириной выборки обладает большим эффективным быстродействием
Рис.
– Структура ЗУ
Адрес разбивается на две группы. Каждая группа (n1 и n2) подается на свой дешифратор. Выбранный элемент памяти оказывается под воздействием уровня логической единицы и в этот элемент производится запись или чтение из него. На УЗ имеется вход разрешения записи, на УЧ – вход разрешения чтения.